EVAPORAÇÃO E EVAPOTRANSPIRAÇÃO. Prof. Dr. Doalcey Antunes Ramos

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1 Universidade do Estado de Santa Catarina Centro de Ciências Tecnológicas Departamento de Engenharia Civil HIDROLOGIA APLICADA Capítulo 4 : Hidrometeorologia (parte 5) EVAPORAÇÃO E EVAPOTRANSPIRAÇÃO Prof. Dr. Doalcey Antunes Ramos

2 Importância do Estudo Perdas de água em reservatórios Cálculo de necessidades de irrigação

3 Evaporação, de um modo geral, é a transformação da água do estado líquido para o de vapor, a partir de uma superfície líquida, solo nu ou vegetação sobre solo.

4 Transpiração é a evaporação que vai para a atmosfera a partir do solo através do metabolismo das plantas.

5 As taxas de evaporação, transpiração e evapotranspiração são dadas em unidades de altura divididas por unidade de tempo : mm/dia ; mm/mês ;...

6 Evaporação Potencial é a quantidade de água evaporada por unidade de área, por unidade de tempo, de uma superfície extensa de água sob determindas condições atmosféricas.

7 Movimento da molécula de água entre as superfícies de água e o ar Algumas moléculas vaporizam a uma taxa proporcional à temperatura da superfície. Outras condensam-se e voltam à superfície a uma taxa proporcional à pressão de vapor do ar úmido

8 Movimento da molécula de água entre as superfícies de água e o ar Vapor de água Condensação Vaporização Água líquida

9 Movimento da molécula de água entre as superfícies de água e o ar Quando as taxas de condensação e vaporização se igualam não há evaporação : diz- se que o ar está SATURADO.

10 Fatores intervenientes Grau de umidade relativa do ar atmosférico Temperatura Vento Radiação solar Pressão barométrica

11 Determinação da Evaporação Potencial Direta Evaporímetros Atmômetros Evaporígrafo Indireta Balanço de Massas ou Aerodinâmico Balanço de Energia Balanço Hídrico Fórmulas Empíricas

12 Medição direta Tanque Classe A Tanque enterrado ( GGI ) Tanque de 20 m 2 Tanque Flutuante Evaporígrafo de Balança Atmômetros

13 Evaporímetros Correlaciona a evaporação potencial (ETP) com a evaporação medida no tanque (E): ETP = K p E K p : coeficiente do tanque (depende do tipo de tanque e de outros parâmetros meteorológicos)

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15 Tanque evaporimétrico

16 Tanque Classe A

17 Tanque Classe A

18 Tanque Classe A

19 Tanque Classe A Fonte : Sabesp

20 Tanque Classe A Termômetro Flutuante e Micrômetro Fonte : Sabesp

21 Coeficiente do Tanque Evaporimétrico Mês Fator Kp Mês Fator Kp Janeiro 0.74 Julho 0.72 Fevereiro 0.8 Agosto 0.69 Março 0.69 Setembro 0.66 Abril 0.75 Outubro 0.8 Maio 0.63 Novembro 0.79 Junho 0.75 Dezembro 0.87

22 Atmômetro

23 Evaporígrafo Fonte : Sabesp

24 Balanço de Massas ou Aerodinâmico Fórmula de Thornthwaite-Holzman (1939) E a = B ( e e ) as a E a e as e a B = evaporação (em m/s) = pressão de saturação do vapor (em Pa) = pressão de vapor (em Pa) = coeficiente empírico

25 Balanço de Massas ou Aerodinâmico B = 0,622 K p ρ w 2 ρ [ ln( z z )] 2 2 a u 0 2 K = constante de von Kárman (0,4) ρ a = massa específica do ar (1,19 kg/m 3 ) u 2 p = velocidade do vento a 2,0 m do solo (m/s) = pressão barométrica (Pa) ρ w = massa específica da água (997 kg/m 3 ) z o = espessura da camada limite (~0,03 cm)

26 E D e R l Balanço de Energia Fórmula de Penman (1948) E = D = evaporação (em mm/dia) e R D = tangente à curva tensão de saturação do vapor de água no ponto temperatura média do ar = balanço de energia radiante sobre o sistema (radiação líquida) em mm de evaporação equivalente por dia G a = constante psicronométrica (~ 0,5 mmhg/ o C) l e + + G G a a E a

27 Balanço de Energia Fórmula de Penman (1948) U Ea = 0,35 0,5 + e0 e A 160 ( ) E a U = poder evaporante do ar à sombra ( mm/dia) = velocidade do vento a 2,0 m acima da superfície evaporante (km/dia) (e 0 e A ) = déficit de saturação do ar (mmhg)

28 Balanço Hídrico Utilizado no estudo da água perdida por evaporação em reservatórios: EP = I + P O D + DS EP = evaporação potencial I P = entrada de água no sistema = precipitação O = saída de água do sistema D = drenagem profunda DS = variação de armazenamento de água

29 Fórmulas Empíricas E = k f ( u) 0 ( e ) e A E K f(u) = taxa de evaporação = constante = uma função da velocidade do vento e 0 = pressão de saturação à temperatura da superfície evaporante e A = pressão parcial de vapor por sobre a superfície evaporante a uma determinada altura

30 Fórmula de Penman (1948) U Ea = 0,35 0,5 + e0 e A 160 ( ) E a U = poder evaporante do ar à sombra ( mm/dia) = velocidade do vento a 2,0 m acima da superfície evaporante (km/dia) (e 0 e A ) = déficit de saturação do ar (mmhg)

31 Evapotranspiração = Evaporação do solo + Transpiração Vegetal A evapotranspiração engloba tanto a evaporação como a transpiração vegetal mencionadas, além de incluir a evaporação da água interceptada pela vegetação.

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37 Evapotanspirômetro ou Lisímetro

38 Lisímetros de Percolação VEGETAÇÃO TANQUE Solo Brita coletor SOLO ETP= I + P S D ETP = evapotranspiração potencial, em mm ; I = irrigação do tanque, em litros ; P = precipitação pluviométrica no tanque, em litros ; D = água drenada do tanque, em litros ; S = área do tanque, em m 2.

39 Métodos Indiretos ou Teóricos

40 Determinação Indireta Método de Thornthwaite (1948) ETP = b ( ) a T m a = ( 8 3 ) ( 6 2 ) 67,5 10 I 7,71 10 I + ( 0,01791 I ) + 0, T m = i 1 5 1,514 ( ) I b = N 12 ETP = evapotranspiração potencial (mm/mês) T m = temperatura média mensal ( o C) I = índice de calor (somatória dos doze meses do ano) b = fator de ajuste do comprimento do dia N = máxima insolação diária (função da latitude e do mês)

41 Método de Blaney-Criddle (1950) ETP = K p t ( 0,46 + 8,13 ) ETP = evapotranspiração potencial, em mm/mês K p = coeficiente da cultura, adimensional, depende do tipo e estágio de crescimento da cultura = porcentagem mensal de horas de insolação em relação ao total anual (em %) t = temperatura média mensal do ar, em o C.

42 Porcentagem de Horas de Insolação VALORES DE (p) SEGUNDO BLANEY - CRIDLE LAT. SUL JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ 20º 9,2 8,0 8,5 7,8 7,8 7,4 7,7 8,0 8,1 8,7 8,9 9,3 22º 9,3 8,1 8,5 7,8 7,7 7,3 7,6 7,9 8,1 8,8 8,9 9,4 24º 9,4 8,1 8,6 7,8 7,6 7,2 7,5 7,9 8,1 8,8 9,0 9,5

43 Coeficientes de Cultura

44 Determinação Indireta da Evapotranspiração Real Método do Balanço Hídrico Método dos Coeficientes de Cultura

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