HIDROLOGIA INFILTRAÇÃO

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1 HIDROLOGIA INFILTRAÇÃO Prof o Miguel Toledo del Pino

2 5.1 INTRODUÇÃO A infiltração representa a passagem da água da superfície para o interior do solo. Importância: conservação dos recursos naturais solo e água. O regime de infiltração determina a parcela da precipitação que irá se infiltrar e por consequência, aquela que contribuirá para o escoamento superficial direto (enxurrada).

3 5.2 FATORES DE INFLUÊNCIA INTRÍNSECOS AO SOLO: Classe de solo: Textura Grau de estruturação e estabilidade estrutural Grau de compactação natural Teor de matéria orgânica Permeabilidade do solo

4 INTRÍNSECOS AO SOLO (cont...): Condições de superfície: Compactação natural Declividade Homogeneidade do perfil do solo Teor de água no perfil do solo (cont.) 5.2 FATORES DE INFLUÊNCIA

5 EXTRÍNSECOS AO SOLO: Precipitação: Intensidade e duração Precipitação antecedente Manejo do solo: Preparo Compactação Tipo de cobertura vegetal Práticas de conservação do solo (cont.) 5.2 FATORES DE INFLUÊNCIA

6 5.3 GRANDEZAS Velocidade de Infiltração (VI): Representa a velocidade da taxa de entrada da água no interior do solo Unidades: Lâmina/tempo Volume/unidade de área na unidade de tempo

7 5.3 GRANDEZAS (cont.) Capacidade de Infiltração (Cl): É a taxa máxima de entrada de água no interior do solo, sob determinadas condições Unidades: Lâmina/tempo: usual o mm h -1 e cm h -1

8 (cont.) 5.3 GRANDEZAS Quando (1ª Situação): Intensidade Precipitação < CI A água infiltra-se no solo, numa velocidade igual a essa intensidade Toda a água irá se infiltrar e não haverá escoamento superficial Velocidade de infiltração = Intensidade de Precipitação

9 5.3 GRANDEZAS (cont.) Quando (2ª Situação): Intensidade Precipitação > CI A água se infiltrará numa velocidade igual à capacidade de infiltração (velocidade será máxima) Haverá escoamento superficial Neste caso, a velocidade de infiltração é determinada pelo solo

10 (cont.) 5.3 GRANDEZAS RESUMO: Considerando taxa de aplicação (TA) como sendo a precipitação ou irrigação Se TA < CI VI = TA Não há escoamento superficial Se TA > Cl VI = CI Há escoamento superficial

11 5.4 MÉTODOS CÁLCULO CI Métodos dos anéis infiltrômetros São dois anéis concêntricos, com diâmetros de 300 mm (interno) e 600 mm (externo) e 300 mm de altura Fonte: Sondaterra Fonte: Soilcontrol

12 5.4 MÉTODOS CÁLCULO CI Métodos dos anéis infiltrômetros Metodologia: Ambos os cilindros são cravados no solo até uma profundidade de 15cm Coloca-se água em ambos os cilindros e avalia-se a variação de nível ou o volume de água colocada no cilindro interno

13 5.4 MÉTODOS CÁLCULO CI

14 5.4 MÉTODOS CÁLCULO CI Método da Fonte Pontual - (Gotejamento) A infiltração assume uma geometria tri-dimensional A aplicação de água se dá a partir de uma fonte pontual, como por exemplo um gotejador.

15 5.4 MÉTODOS CÁLCULO CI Simulador de chuva Existem vários tipos de simulador de chuvas, desde o mais sofisticados até de construção bem rústica. É o método mais adequado para estimar-se a infiltração por meio de uma precipitação (chuva) e estudos de erosão de solos.

16 5.4 MÉTODOS CÁLCULO CI Simulador de chuva Aplica-se água com uma intensidade conhecida, preferencialmente constante, e mede-se o volume escoado a partir da área de teste, que geralmente é delimitada em campo pelo emprego de chapas metálicas cravadas no solo. A infiltração ou lâmina infiltrada é obtida pela diferença entre a precipitação e o escoamento.

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18 5.5 MODELOS DE INFILTRAÇÃO EMPÍRICOS Modelo de Kostiakov (1932): Em que: I t e : constantes que dependem do solo e das suas condições iniciais [adimensional] I : quantificação da infiltração [mm] t : tempo decorrido desde o início do processo de infiltração [min ou h]

19 5.5 MODELOS DE INFILTRAÇÃO EMPÍRICOS Modelo de Kostiakov (1932) cont...: Derivando a equação anterior, encontra-se a taxa de infiltração da água no solo i di dt t 1 A equação é imprópria para t = 0 e t

20 5.5 MODELOS DE INFILTRAÇÃO EMPÍRICOS Modelo de Kostiakov-Lewis: Elimina a tendência da taxa de infiltração de tender a zero quando t I t i f t i f : taxa de infiltração estável para longos tempos de infiltração ou capacidade de infiltração básica do solo

21 5.5 MODELOS DE INFILTRAÇÃO EMPÍRICOS Modelo de Kostiakov-Lewis cont...: Para a taxa de infiltração, temos: i di dt t 1 i f Quando t tende para o infinito, a taxa de infiltração tende para i f

22 5.5 MODELOS DE INFILTRAÇÃO EMPÍRICOS Modelo de Horton (1940): A taxa de infiltração é calculada por: i i f i i e t i f i f : taxa de infiltração estável para longos tempos de infiltração i i : taxa de infiltração inicial β : constante de decaimento, depende do solo

23 5.5 MODELOS DE INFILTRAÇÃO OUTROS MODELOS Modelo de Holtan (empírico) Modelo de Philip (teórico) Modelo de Green-Ampt (teórico) Modelos empíricos relacionam os parâmetros do modelo as características do solo Modelos teóricos são baseados na teoria física do escoamento em meios porosos, descritos pela equação de Richards e de Darcy

24 5.5 MODELOS DE INFILTRAÇÃO As equações da capacidade de infiltração somente são válidas quando a taxa de aplicação (precipitação) supera a velocidade de infiltração durante todo o intervalo de tempo sob análise. Este fato restringe em muito a aplicabilidade das mesmas, principalmente para taxas de aplicações variáveis no tempo. Devido a isto, a equação mais utilizada é aquela relativa à lâmina infiltrada acumulada (I).

25 5.5 MODELOS DE INFILTRAÇÃO Equação: I POT m CI dt IPOT C t I REAL VI I POT : lâmina infiltrada acumulada que potencialmente o solo permite infiltrar no tempo t [cm ou mm] I REAL : lâmina infiltrada acumulada que realmente infiltrou no solo no tempo t [cm ou mm] C : lâmina infiltrada no tempo t = 1 m : parâmetro característico do solo t : tempo acumulado [min ou h] dt

26 EXEMPLOS DE APLICAÇÃO SIMULADOR DE CHUVA ANÉIS INFILTRÔMETROS (CONCÊNTRICOS)