A textura do solo é relativa a proporção do tamanho das partículas minerais do solo. A textura constitui-se no fator mais importante do solo, pois esta característica não pode ser modificada e pode determinar o valor econômico (GAVANDE, 1976).
Segundo Kiehl (1979) a textura do solo é estudada pela análise granulométrica, que permite classificar os componentes sólidos do solo em classes de acordo com os seus diâmetros, sendo divididos em areia, silte e argila.
Os parâmetros hidráulicos do solo definem a capacidade de água que pode ser infiltrada e armazenada nas zonas não saturadas e saturadas do solo (VILELLA; MATTOS, 1975). A dinâmica da água no solo está relacionada com diversas propriedades hidráulicas, entre elas estão à porosidade e o rendimento específico (Sy).
Para o processo de variação de nível ou armazenamento em aqüífero livre (sujeito à pressão atmosférica), a porosidade é a mais importante das propriedades físicas dos solos ou rochas, a ser determinada.
A porosidade é a relação entre o volume de vazios e o volume total da amostra (porosidade primária). Além da porosidade primária, há aquela referente às fraturas e cavidades de dissolução (porosidade secundária), as quais resultam de uma gama de processos físicos e químicos. Estas formas de porosidades são apresentadas na figura 16.
Figura 16: Os três tipos fundamentais de Porosidade conforme diferentes materiais numa seção geológica. Fonte: TEIXEIRA (2000) e CUSTÓDIO; LLAMAS (1983).
Em muitas rochas e solos, os espaços porosos já estão parcialmente ocupado por água aderida antes da elevação do nível do aquífero. Portanto a água poderá infiltrar somente na porção de poros que não estava previamente saturada. Nos períodos de rebaixamento do nível do aquifero, os poros não são drenados completamente, mas certa quantidade de água fica aderida aos grãos.
A qualidade da estrutura do solo tem sido comumente analisada por parâmetros como a porosidade e a densidade. Esses parâmetros são de fácil
determinação e possibilitam a verificação do efeito de sistemas de manejo sobre a estrutura do solo.
Para um mesmo solo, a porosidade (tabela 2) é inversamente proporcional à densidade do solo. Segundo Hillel (1980), a porosidade total expressa o volume poroso do solo, mas não demonstra a distribuição dos poros. Assim, para melhor caracterização da porosidade do solo realiza-se uma divisão conforme o tamanho.
Oliveira (1968) considera como limite de separação entre a macro e microporosidade uma tensão de 0,6 metros de coluna d‟água (mca) ou 6 kPa, a qual corresponde aos poros de diâmetros maiores ou iguais a 0,05 mm. Assim a forma mais usual de classificação é a divisão em macroporos e microporos. Os macroporos estão situados nos espaços interagregados e são responsáveis pela infiltração de água, trocas gasosas com a atmosfera e é onde ocorre o desenvolvimento radicular das plantas. Os microporos são capilares intra- agregados com diâmetro menor que 0,05 mm, responsáveis pela retenção da água no solo. Quanto menor o diâmetro dos poros, maior é a força de retenção da água (HILLEL, 1980).
Para Brady; Weill (2002) a divisão dos diâmetros da porosidade do solo são: macroporo, quando o diâmetro do poro for maior que 0,08 mm. Se o poro for menor ou igual a 0,08 mm, o poro é denominado microporo. Segundo o autor, os microporos são conhecidos como os poros capilares responsáveis pela retenção da água no solo. No entanto, os macroporos representam os poros responsáveis pela drenagem e aeração do solo.
Tabela 2: Volume de poros e tamanho de partículas em sedimento. Fonte: (TEIXEIRA, 2000)
Geralmente os macroporos são poros entre os agregados, enquanto os microporos são poros que estão dentro dos agregados. Portanto a porosidade do solo interfere na aeração, condução e retenção de água, resistência à penetração e à ramificação de raízes. Com isso, conseqüentemente, interferem no
aproveitamento da água e dos nutrientes disponíveis para as plantas (RIBEIRO, 2007).
Para Millar (1988) o rendimento específico, equivale à macroporosidade do material, que pode ser determinado pela diferença entre os conteúdos de água no solo na saturação e na capacidade de campo.
Portanto o rendimento específico (Sy) do solo ou rocha (Equação 1), também denominado de porosidade útil, é a taxa de volume de água que após a saturação pode ser drenada pela gravidade para seu próprio volume, pois:
Equação 1: Equação do rendimento específico (Sy)
onde Vg é o volume de água drenada e Vt é o volume total da rocha ou solo. Assim Johnson (1967) determinou a média e o intervalo de variação do Sy utilizando diferentes técnicas e vários experimentos para cada classe de textura dos materiais, como apresentado na tabela 3. A variabilidade do coeficiente de rendimento específico, mais acentuada nos materiais mais grosseiros, é atribuída à heterogeneidade natural dos materiais geológicos, aos métodos utilizados e à quantidade de tempo destinada para a sua determinação.
Portanto, este coeficiente não é constante, variando principalmente de acordo com a profundidade do lençol freático.
Tabela 3 - Variação do rendimento específico de acordo com a textura do material (Fonte: JOHNSON, 1967).
No Glossário de Termos Hidrológicos da Agência Nacional das Águas (ANA), os termos porosidade efetiva (ne) e rendimento específico (Sy) são considerados
sinônimos, que os define como a relação entre o volume de água que um material permeável previamente saturado pode drenar por gravidade e o volume total do material. Esta propriedade é expressa como uma porcentagem da unidade de volume total da amostra do material inicialmente saturado.
Para Ramos et al. (1989), este sinônimo é inadequado, uma vez que a porosidade efetiva também é usada, para indicar os espaços porosos interconectados, através dos quais ocorre o fluxo saturado, e seu valor pode ser diferente do rendimento específico. Tal fato ocorre principalmente em solos que apresentam poros não interconectados ou com água imóvel, também chamados dead end pores (figura 17), o que resulta em uma porosidade efetiva para o fluxo menor que o rendimento específico.
Figura 17: Representação do conceito de poros com água imóvel (dead end pores). Fonte: Ramos et al . (1989).
Onde as áreas hachuradas representam os poros com água imóvel (dead end pores) que serão drenadas por gravidade e, assim, este valor será incluído no rendimento específico. Entretanto, essas áreas não estão disponíveis como espaços porosos interconectados e, desta forma, não seriam incluídas na definição de porosidade efetiva. Portanto, a porosidade efetiva é igual ou menor que o rendimento específico.
Para solos arenosos ou outros tipos de solo que não possuam água imóvel em quantidade apreciável, não existe distinção entre os dois usos de porosidade efetiva e, pode-se assumir que a porosidade efetiva é igual à vazão específica (RAMOS et al ., 1989). A figura 18 apresenta os conceitos de porosidade total (n), rendimento específico (Sy) e retenção específica (Sr), para um aqüífero freático formado por solo arenoso.
Figura 18: Desenho do esquema simplificado e conceitual esclarecendo o conceito de porosidade total, rendimento específico e retenção específica em aqüífero arenoso não confinado. Fonte: YOUNGER (2007).
Assim a água retida na zona não saturada depois de drenada sob a ação da gravidade é denominada retenção específica (Sr) e corresponde numericamente à diferença entre a porosidade total (n) e o rendimento específico (Sy). Esta água que fica nos poros após a drenagem está presa por atração de forças eletrostáticas entre as moléculas de água e a superfície dos grãos minerais. Os poros estreitos favorecem a retenção da umidade na zona não saturada.
Portanto a porosidade e o rendimento específico constitui um parâmetro de grande importância no estudo da variação da altura do aquifero freático e nos estudos de modelos matemáticos relacionados a aqüíferos.