Caracterização da infiltração de água em solos arenosos

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Caracterização da infiltração

de água em solos arenosos

Teodorico Alves Sobrinho

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1 Introdução

3 Modelos para estimativa

4 Resultados de pesquisas S A

2 Métodos para determinação

(3)

3

1 Introdução

Infiltração

Conceito

: Variável ou Parâmetro?

Variável

chave em estudos

hidrológicos (engenharias, projetos

de irrigação de conservação solo).

(4)

hidrológico pela sua influência no

escoamento superficial

(5)

5

Variáveis que afetam a Infiltração:

•Textura do solo

•Porosidade

•Umidade

•Atividade biológica

•Cobertura vegetal

•Rugosidade superficial

•Declividade do terreno

•Selamento superficial.

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(7)

7

Efeito da Porosidade

Atributos físicos

Latossol

Podzólico

Textura

(g Argila .Kg

-1

_solo)

653

422 Macroporos (%)

16,8

7,8

TIB (mm.h

-1

₎

_56,6

_12,1

(8)

(9)

9

Cobertura vegetal

Visualização do efeito do Selamento na

taxa de infiltração (Espanha, 2007)

(10)

Está associado ao tipo de manejo,

uso do solo e sistema de irrigação:

i.

Irrigação por sulco

: método de

“entrada–saída da água no sulco”

por meio do balanço volumétrico,

ou “infiltrômetro de sulco”.

(11)

11

Infiltrômetro de anel

Anéis concêntricos de 25 e 50 cm

de diâmetro e 30 cm de altura:

(12)

(13)

13

iii.

Para irrigação por aspersão

“

Simuladores de chuvas

” : controle

da Ip, tamanho da gota, energia de

impacto, escoamento superficial e

(14)

• Capacidade de realizar várias

medições;

trabalha

com

chuva

controlada eliminando a variação

irregular e imprevisível da chuva.

• Rápido e simples de configurar

sobre os tratamentos de cultivo

existentes.

(15)

15

Desvantagens:

• Simuladores de grande porte são

de custo elevado e pesados;

• Medições em pequenas parcelas

são restritas a comparações.

(16)

Construção

São poucos os fornecedores,

normalmente os pesquisadores

construam seus próprios (!)

A literatura relata a construção e

diversos tipos de simuladores.

(17)

17

Tipos e Evolução dos Simuladores

Há mais de 250 tipos de simuladores.

Primeiros simuladores: 1930

(18)

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(20)

(21)

(22)

(23)

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Tamanho das gotas

Velocidade e Energia cinética

Intensidade de precipitação

Uniformidade da distribuição

(25)

25

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(27)

27

a lâmina aplicada e a lâmina escoada;

•A taxa de infiltração é obtida pela

relação lâmina infiltrada e tempo.

(28)

O simulador pode ser calibrado para

chuvas de diferentes intensidades

(29)

29

Kostiakov

(1932),

Kostiakov-Lewis

(1945), Horton (1933) e Holtan (1961).

Modelos empíricos:

Equação de Richards (1931), de Philip

(1957, 1969), de Green-Ampt (1911) e o

de Green-Ampt modificado por Mein e

Larson (1973).

Modelos físicos ou teóricos:

(30)

Darcy [1856]

:

Com base em experimentos em de

leitos de areia formulou o primeiro

modelo, conhecido como lei de Darcy.

Evolução dos Modelo de Infiltração

Buckingham [1907]

:

Propôs extensão da lei de Darcy para

solos não saturados.

(31)

31

Horton [1933, 1939]:

Amplamente utilizado na hidrologia

Kostiakov,

(1932);

Lewis,

(1937);

Kostiakov-Lewis (1945), Mezencev, (1948):

(32)

Green-Ampt é pouco utilizado no Brasil

devido à dificuldade de parametrização.

No modelo de Horton, a taxa de

infiltração é fortemente controlada por

Em geral, Horton fornece melhores

resultados

quando

comparado

aos

modelos de Kostiakov-Lewis e Philip.

(33)

33

Outras descrições em:

Assouline, S.

Infiltration into soils:

Conceptual approaches and solutions

.

Water

Resources

Research,

doi:10.1002/wrcr.20155, 2013.

Zakwan

(2018)

fez

ampla

análise

comparativa dos principais modelos de

infiltração,

publicado

no

periódico

Water and Environment Journal.

(34)

muitos

cientistas

na

tentativa

de

buscar modelos mais gerais e simples

na descrição do fenômeno.

(35)

35

(2018)

2018, 10, 1873; doi:10.3390/w10121873

(36)

Garcia & Alves Sobrinho

.

Model to estimate

infiltration rate in rural and urban areas (Tese

Doutorado, 2019)

.

O modelo estima taxa de infiltração a partir

da textura do solo (R

2

_{= 84%).}

The model HEroS

:

(Results Multiple regression analysis for

infiltration rate):

(37)

37

4 Infiltração em solos arenosos

Uso de infiltrômetros de anel : 70%

Simuladores de chuvas: 29%

Regiões Sul, Centro,

Oeste e Sudeste:

83% dos estudos.

(38)

4 6 8 10 12 14 16 Numb er of pu blicat ions

(39)

39

A infiltração de água no solo é mais

influenciada pela cobertura vegetal do

que pelo sistema de manejo do solo.

(40)

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41

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(43)

43

(44)

matemática seria o passo para apoiar

(ou refutar) a hipótese de aumento da

(45)

45

Garcia & Alves Sobrinho. Model to

estimate infiltration rate in rural and

urban areas (Tese Doutorado, 2019):

i

_f

= k

₁

X1

- 39,3 k

₂

+ k

₃

X3

+ k

₄

X1X2

+ k

₅

X3

- k

X1

= % Areia

X2

= % Silt

X3

= % Argila

Multiple regression

Base empírica: 78 testes áreas urbana/rural

Correlação taxa de infiltração/textura do solo

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Pastagem natural

(47)

47 Areia Argila Silte Declive Densidade

Aparente (ds) Densidade de Partículas (dp) Porosidade Total (%) (%) PD 89,5 a 7,8 a 2,7 a Areia 8,4 1,90 a 3,01 a 36,89 a PR 90,6 a 6,9 b 2,5 a Areia 9,5 1,90 a 2,96 a 35,64 ab EU 92,8 b 4,8 c 2,4 a Areia 6,8 1,92 a 2,89 a 33,62 b % Local (g/cm³) Clasificação Textural

PD = pastagem natural PR = pastagem recuperada EU = eucalipto

Taxas de infiltração

CC

SC

CC

SC

CC

SC

Inicial (Ti

_o

)

99,1 Aa

100,0 Aa 106,1 ABa 102,8 Aa 113,3 Ba 113,6 Ba

Estável (Ti

_e

) 85,8 Aa

71,5 Ab

104,2 Ba

72,9 Bb

113,4 Ca 110,9 Cb

EU

Taxa de

Infiltração

(mm.h

-1

)

PD

PR

(48)

(49)

CONSIDERAÇÕES FINAIS

(50)

causa

maiores

alterações

na

infiltração que a cobertura vegetal.

A infiltração de água tende a ser

menor em solo nu do que sob

sistemas conservacionista do solo.

(51)

apresentam

baixa

eficiência

para

estimativa da TIE em solos arenosos,

combinado com cobertura vegetal.

Horton é mais adequado para estimar a

infiltração em sistemas como os de

plantio direto e pasto estabelecido.

Pesquisas visando o efeito da

declividade na infiltração

(52)

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