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Aula_Infiltrao e curva de capacidade

1. Infiltração
Por, ProfªCelme Torres F da Costa

2. Infiltração
2
Ainfiltraçãodaáguanosoloé
umadasetapasdociclo
hidrológico,sendoresponsável
pela
recargadeaquíferos,
influenciadiretamenteo
escoamentosuperficiale,
consequentemente,aerosão
hídrica.
É a passagem de água da
superfície para o interior do solo

3. A INFILTRAÇÃOcorresponde ao Escoamento
Subsuperficial, ao Escoamento Subterrâneo e
Escoamento de Base

4. 4
Vamos entender como
infiltração influencia o
escoamento superficial
e a na erosão hídrica...

5. 5
Infiltração
INFILTRAÇÃO
É um processo que depende
fundamentalmente:
da água disponível para infiltrar,
da natureza do solo,
do estado da superfície do solo e,
das quantidades de água e de ar
presentes no solo.
Distribuição vertical da
água no solo

6. 6
Apartesuperiordacrostaterrestreénormalmenteporosaatéuma
maioroumenorprofundidade.
Acamadasuperiorondeosporosestãoparcialmentecheiosd’águaé
designada
zonadeaeração
.
Imediatamenteabaixoondeosinterstíciosestãorepletosd’água,esta
éa
zonadesaturação
éaúnicadentreaságuasdasuperfície
quepropriamenteconstituiaáguasubterrânea,cujomovimentose
devetambémàaçãodagravidade,obedecendoasleisdo
escoamentosubterrâneo.
Distribuição vertical de água no solo

7. 7
A
zonadeaeração
é
divididaem3faixas:
I.Afaixadeáguanosolo,
II.Afaixaintermediária,
III.Franjacapilaroufranja
decapilaridade.
Seuslimitesnãosãobem
definidos;háumatransição
gradualdeumaparaoutra.
Distribuição vertical de água no solo

8. 8
Distribuição vertical de água no solo

9. 9
São os seguintes os fatores
que intervenientes no
fenômeno da infiltração:
Tipo de solo
Umidade do solo
Vegetação
Compactação
Altura da retenção
superficial (h)
Espessura da
camada saturada (H)

10. 10
Ainfiltraçãoéfunçãoda somadas
espessurasdaalturaderetenção
superficial“h”edaespessurada
camadasaturadaH;
Aresistênciaérepresentadaporumaforça
proporcionalàespessuradacamadasaturadaH.
Noiniciodaprecipitação,arelação(H+h/H)é
relativamentegrande,decrescendocomotempoe
diminuindoacapacidadedeinfiltração.

11. Permeabilidade do solo
Solo permeável -Várzea
Solo impermeável -Alagado
Nível de permeabilidade do solo

12. Retenção superficial (h) de água no solo

13. Intensidade da chuva
x
Capacidade de infiltração
Precipitação
Escoamento
Infiltração
Infiltração
Tempo

14. 14
Oequacionamentogeraldainfiltraçãoéfeitoapartirda
representaçãomatemáticadomovimentodaáguaemsolosnão
saturados,istoé,soloscomteordeumidadeabaixoda
saturação.
Omovimentodaáguanosoloédescritopela
equaçãode
Darcy
,originalmentededuzidaparasolossaturados.
qéavelocidadedeDarcy,ouvelocidadeda
águanosolo;
Kéacondutividadehidráulicadosolo;
héacargapiezométrica dh/dtéo
gradientehidráulico.
q K grad h
dh
q K
dt


15. 15
Hortonpropôsaseguinteequaçãoparadescreveracurvadeinfiltração
deumsolo:
Sendo:f
p
éacapacidadedeinfiltraçãonotempot
f
c
éacapacidadedeinfiltraçãofinal
f
o
éacapacidadedeinfiltraçãoinicial
kéumaconstantedecondutividadehidráulica
SegundoHorton,f
p
tendeaf
c
apósumperíodocompreendidoentre1e
3horas.
 
kt
p c o c
f f f f e

  
Curva da capacidade de infiltração

16. 16
NaequaçãodeHorton:
Taxadeinfiltração(f)éovolumeinfiltradoporunidadedetempo:
Infiltraçãoacumulada(F)éovolumetotalinfiltradoemdeterminado
intervalodetempo.
Logo,
Infiltração acumulada ou Potencial de infiltração
Taxa de infiltração acumulada
).
Curva da capacidade de infiltração

17. 17
Acapacidadedeinfiltração(f
p
)variacomotempo,ousejaovalor
def
p
émáximonoiníciodachuva ,oqualdenominamosde f
o.
Comopassardotempoacapacidadedeinfiltraçãodecresce,
tendendoasemanterconstantequandoosolocomeçaaficar
saturado(f
c
).
f
p
t
f
o
f
c
Curva da capacidade de infiltração

18. 18
Variação da capacidade de infiltração de um solo para
condições
iniciais (a) seca e (b) úmida.
(a)
(b)
f
p
t
(Fonte: RAUDIKIVI, 1979).

19. 19
Capacidade de infiltração para um mesmo
solocom (a)
cobertura vegetal e (b) solo nu.
(a)
(b)
f
p
t
(Fonte: RAUDIKIVI, 1979).

20. 20
Infiltrômetros

21. 21
Teste de
infiltração
em campo

22. 22
Teste de
infiltração em
campo

23. 23
Teste de infiltração
em campo
Método do duplo
anel de carga
constante

24. 24
Osinfiltrômetrossãoaparelhosparadeterminaçãodiretada
capacidadedeinfiltraçãodosolo.Consistemdetubosouqualquer
outrolimiteprojetadoparaisolarumaseçãodosolo.
Geralmentesãoformadospordoiscilindrosconcêntricos.
Arazãodaexistênciadocilindroexternoéproveraquantidadede
águanecessáriaaoumedecimentolateral,atenuandooefeitoda
dispersãodaáguanotubointerno.
Aáguaéadicionadanosdoiscompartimentos,sendomantida,
continuamente,umalâminad’águade5mmemambos.
Ataxacomqueaáguainfiltraemedianocilindrointerno.

25. 25
Conhecendo-seaprecipitaçãoeoescoamento
superficial,emumabacia
pode-secalcular
pordiferença,acapacidadede
infiltração
,emboraovalorencontradoenglobe,
alémdainfiltração,todainterceptaçãoe
armazenamentodaáguanasdepressõesdaárea
emestudo.
Método do ÍNDICE ()

26. 26
Definir,paracadaintervalodetempo,aprecipitação
ocorrida;
Deduzirdaprecipitaçãototal(P),aquantidadedeágua
escoada;
Dividirovalorobtidopelotempodeduraçãototalda
chuva.Obtém-sedestaformaofhipotético;
Compararof
h
comasprecipitaçõesobservadasemcada
intervalodetempo;
Caso,algumintervalo,aprecipitaçãotenhasidoinferior
aof
h
,excluí-lodocalculoerepetiroprocesso.
Método do ÍNDICE ()

27. Uma cuja altura é de P = 76mm, produziu uma cheia em uma bacia hidrográfica,
o escoamento superficial foi equivalente a Q = 33mm. A distribuição do tempo
da chuva é dada abaixo:
Temos que:
Recarga da bacia = P –Q = 76 –33 = 43 mm
Supondo o excesso de chuva de 6 horas, obtemos:
43
Indice 7,2 mm/h
6
 
Total6ª5ª4ª3ª2ª1ªHoras
763101225188Chuva (mm)
Exemplo

28. Entretanto, este valor é superior á chuva precipitada na 6ª hora; assim, essa
chuva não foi suficiente para gerar escoamento e deve portanto ser retirada dos
cálculos.
Recarga da bacia = (76 –3) –33 = 40 mm
Temos, portanto, o excesso de chuva de 5 horas:
Indice 7,2 mm/h
40
Indice 8,0 mm/h
5
  Total6ª5ª4ª3ª2ª1ªHoras
763101225188Chuva (mm)

29. 0
4
8
12
16
20
24
28
1ª2ª3ª4ª5ª6ª
Chuva (mm)
Tempo (h)
Cálculo do Indice
Índice = 8,0 mm/h
O gráfico mostra a relação entre a quantidade de água da chuva
infiltrada e a quantidade de chuva excedente (escoamento).

30. Experimentode
INFILTRAÇÃO

31. Até a próxima aula.