• 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