Infiltração e água no solo Hidrologia

June 9, 2018 | Author: Yago Alonso Cipoli | Category: Documents


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Hidrologia IPH 01027

Infiltração e água no solo

Walter Collischonn IPH - UFRGS

Infiltração IPH 01027 Infiltração e Água no solo

• Passagem da água através da superfície do solo, ocupando os poros existentes no solo. • Importante para: – crescimento da vegetação – abastecimento dos aquíferos (mantém vazão dos rios durante as estiagens) – reduzir escoamento superficial, cheias, erosão

Infiltração IPH 01027 Infiltração e Água no solo

• Processos difíceis de quantificar

• Física não muito complicada, mas fortemente dependente da variabilidade espacial das propriedades do solo. • Estimativas por equações empíricas ajustadas para reproduzir dados medidos no campo.

Água no solo IPH 01027 Infiltração e Água no solo

• O solo é uma mistura de materiais sólidos, líquidos e gasosos. • Na mistura também encontram-se muitos organismos vivos (bactérias, fungos, raízes, insetos, vermes)

Água no solo IPH 01027 Infiltração e Água no solo

• O solo é uma mistura de materiais sólidos, líquidos e gasosos. • Na mistura também encontram-se muitos organismos vivos (bactérias, fungos, raízes, insetos, vermes)



figura extraída de Para entender a Terra (Press et al. XXXX)

Composição do solo IPH 01027 Infiltração e Água no solo

Parte sólida do solo IPH 01027 Infiltração e Água no solo

• Normalmente analisada do ponto de vista do diâmetro das partículas que compõe o solo: Diâmetro (mm)

Classe

0,0002 a 0,002

Argila

0,002 a 0,02

Silte

0,02 a 0,2

Areia fina

0,2 a 2,0

Areia grossa

IPH 01027 Infiltração e Água no solo

Textura do solo

Porosidade e umidade do solo IPH 01027 Infiltração e Água no solo

• Relação entre volume de vazios e volume total do solo • Poros são ocupados por ar e água • Conteúdo de umidade do solo: - Máximo conteúdo de umidade é igual à porosidade. - Neste caso o solo está SATURADO de água.

Va v  Vt

Porosidade IPH 01027 Infiltração e Água no solo

• Areia: 0,37 a 0,50

• Argila: 0,43 a 0,52

Medição da umidade do solo IPH 01027 Infiltração e Água no solo

• Método gravimétrico: • Coleta amostra e pesa • Seca a amostra e pesa

• TDR • Time domain reflectometry • Existe uma relação entre o conteúdo de umidade e a constante dielétrica do solo. • Mede o tempo de transmissão de um pulso eletromagnético através do solo, entre um par de placas metálicas colocadas no solo. • Permite medições contínuas e não destrutivas

• Outros (nuclear, sensoriamento remoto…)

Umidade do solo IPH 01027 Infiltração e Água no solo

• Umidade do solo varia ao longo do tempo. • Para retirar a umidade do solo: – Por gravidade – Por sucção

IPH 01027 Infiltração e Água no solo

Curva de retenção de água no solo – (solo como uma esponja)

Umidade do solo IPH 01027 Infiltração e Água no solo

• Saturação: condição em que todos os poros estão ocupados por água • Capacidade de campo: Conteúdo de umidade no solo sujeito à força da gravidade • Ponto de murcha permanente: umidade do solo para a qual as plantas não conseguem mais retirar água e morrem

Fluxo da água em meios porosos saturados IPH 01027 Infiltração e Água no solo

• • • • •

Q = fluxo de água (m3/s) A = área (m2) H = carga (m) L = distância (m) K = condutividade hidráulica (m/s)

H Q  K  A L

Condutividade de água em condição de saturação IPH 01027 Infiltração e Água no solo

• Solo arenoso: 23,5 cm/hora • Solo siltoso: 1,32 cm/hora

• Solo argiloso: 0,06 cm/hora

Infiltração de água em solos IPH 01027 Infiltração e Água no solo

• Inicialmente não saturados • Preenchimento dos poros garante alta taxa de infiltração • A medida que o solo vai sendo umedecido, a taxa de infiltração diminui • Equações empíricas

Equação de Horton IPH 01027 Infiltração e Água no solo

f  fc   fo  fc  e

 t

• f = taxa de infiltração (mm/hora) • fc = taxa de infiltração em condição de saturação (mm/hora) • fo = taxa de infiltração inicial (mm/hora) • t = tempo (minutos) •  = parâmetro que deve ser determinado a partir de medições no campo (1/minuto)

Equação de Horton IPH 01027 Infiltração e Água no solo

f  fc   fo  fc  e t

fo = 50 mm/hora

fc = 4 mm/hora

Infiltração conforme o tipo de solo IPH 01027 Infiltração e Água no solo

Medição da Infiltração IPH 01027 Infiltração e Água no solo

Anéis concêntricos Desenho

Balanço hídrico no solo IPH 01027 Infiltração e Água no solo

• V = variação de volume de água armazenada no solo; • P = precipitação; • Q = escoamento superficial; • G = percolação; • ET = evapotranspiração

V  P  Q  G  ET

Exercício IPH 01027 Infiltração e Água no solo

Considere uma camada de solo de 1 m de profundidade cujo conteúdo de umidade é 35% na capacidade de campo e de 12% na condição de ponto de murcha permanente. Quantos dias a umidade do solo poderia sustentar a evapotranspiração constante de 7 mm por dia de uma determinada cultura?

Exercício IPH 01027 Infiltração e Água no solo

Uma camada de solo argiloso, cuja capacidade de infiltração na condição de saturação é de 4 mm.hora-1, está saturado e recebendo chuva com intensidade de 27 mm.hora-1. Qual é o escoamento (litros por segundo) que está sendo gerado em uma área de 10m2 deste solo, considerando que está saturado?

Exercício IPH 01027 Infiltração e Água no solo

Tempo (h)

Total Infiltrado (mm)

0

0,0

1

41,5

2

60,4

3

70,4

4

76,0

5

82,6

6

90,8

7

97,1

8

104,0

9

111,7

10

115,1

15

138,1

20

163,3

24

180,8

Uma medição de infiltração utilizando o método dos anéis concêntricos apresentou o seguinte resultado. Utilize estes dados para estimar os parâmetros fc, fo e  da equação de Horton.

Água subterrânea IPH 01027 Infiltração e Água no solo

extraído de Press et al. (Para conhecer a Terra)

zona saturada

Água subterrânea IPH 01027 Infiltração e Água no solo

extraído de Press et al. (Para conhecer a Terra)

Água subterrânea

Regiões cársticas

extraído de Press et al. (Para conhecer a Terra)

IPH 01027 Infiltração e Água no solo

Água subterrânea: definições IPH 01027 Infiltração e Água no solo

• • • • •

Aquífero Aquitardo Aquiclude Aquífero superficial Lençol freático

Descarga de Água subterrânea IPH 01027 Infiltração e Água no solo

• Esvaziamento da água subterrânea contida na bacia mantém a vazão do rio nos períodos de estiagem.

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