6 - Infiltração. Diâmetro (mm) 0,0002 a 0,002 0,002 a 0,02. 0,02 a 0,2 Areia fina 0,2 a 2,0 Areia grossa

Transcrição

1 6 - Infiltração Passagem de água da superfície para o interior do solo Composição do solo: Classificação das partículas que compõe o solo de acordo com o diâmetro Diâmetro (mm) 0,0002 a 0,002 0,002 a 0,02 Classe Argila Silte 0,02 a 0,2 Areia fina 0,2 a 2,0 Areia grossa Cinco tipos de textura de solo (proporção de materiais de diferentes Diâmetros) Geralmente, os solos são formados por misturas de materiais das diferentes classes

2 Infiltração: Passagem de água da superfície para o interior do solo Ocorre por efeito de: Gravidade Capilaridade Propriedade dos fluidos de descer ou subir em tubos muito finos Capilaridade? Gravidade Água fica nas camadas superiores > > Gravidade? Capilaridade Água percola em direção às camadas mais profundas Umidade Tempo

3 Zona de saturação De circulação De descida Zona de aeração Inter câm bio Zona não saturada Fases da infiltração Fases: T E E Precipitação E E E T E Gravidade > adesão, capilaridade Nível do lençol freático Franja capilar Zona saturada

4 Infiltração Função de: Água disponível para infiltrar Solo: porosidade, permeabilidade, grau de compactação Características do relevo: declividade Cobertura do solo Obstáculos oferecidos ao escoamento superficial Ex.: tipo e porte da vegetação Conteúdo de umidade inicial do solo: quantidade de água e ar

5 6.1 Grandezas características a) Capacidade de infiltração É a quantidade máxima de água que um solo, em condições preestabelecidas, pode absorver por unidade de superfície horizontal, durante a unidade de tempo. Medida: altura de chuva que se infiltrou Unidade: mm/h m³/m²/d mm/d Caracteriza: Infiltração nas fases de intercâmbio e de descida Obs.: Não confundir permeabilidade com capacidade de infiltração.

6 % que passa b) Distribuição granulométrica Distribuição das partículas constituintes do solo em função de suas dimensões. Granulometria SOLO Quanto mais fino Condiciona Permeabilidade Infiltração Curva de distribuição granulométrica Números representativos na distribuição granulométrica: Diâmetro efetivo (D 10 ) Referente ao diâmetro que permite a passagem de 10% do peso da amostra Coeficiente de uniformidade (D 60 /D 10 )

7 c) Porosidade (n) Relação entre VOLUME DE VAZIOS VOLUME TOTAL DE SOLO Unidade: % volume d) Suprimento específico Ação exclusiva da gravidade Solo saturado submetido a um máximo de drenagem natural: Quantidade máxima de água que se pode obter e) Retenção específica Após solo saturado ser submetido a um máximo de drenagem natural: Quantidade de água que fica retida no solo Por adesão e capilaridade Unidade: % volume de solo saturado Unidade: % volume de solo saturado SUPRIMENTO + = RETENÇÃO POROSIDADE

8 f) Velocidade de filtração Velocidade média de escoamento da água através de um solo saturado. Quantidade de água que passa por toda a superfície de atuação (não somente seções dos interstícios) por unidade de tempo. Unidade: m/s m/d m³/m²/d mm/s g) Coeficiente de permeabilidade Velocidade de filtração da água em um solo saturado com perda de carga unitária. Mede maior/menor facilidade que cada solo, quando saturado, oferece ao escoamento. Varia com a TEMPERATURA Viscosidade da água Velocidade Graos se encaixem melhor ou não mais interstícios ou não Permeabilidade = f (porosidade, granulometria, forma dos grãos, temperatura)

9 h) Nível estático de um lençol subterrâneo Nível piezométrico em um ponto, em determinado instante, quando o lençol de água não está sob ação de obras de aproveitamento de controle de suas águas. i) Nível dinâmico de um lençol subterrâneo Nível em um ponto, em determinado instante, quando o lençol de água está sob ação de aproveitamento de suas águas.

10 6.2 Fatores intervenientes a) Tipo de solo Porosidade Tamanho das partículas Estado de fissuração das rochas Capacidade de infiltração b) Grau de umidade do solo Solo seco Absorção Devido adesão e capilaridade. Capacidade de infiltração c) Ação da precipitação sobre a superfície do solo Compactação do solo Desagregação, Transporte e posterior Sedimentação de materiais finos Capacidade de infiltração Porosidade da superfície Capacidade de infiltração

11 d) Presença de substâncias coloidais Solos com granulometria muito fina contêm partículas soloidais. Partículas coloidais MOLHADAS Partículas coloidais AO SECAREM e) Macroestrutura do terreno Entumescem Retraem Reduzem os interstícios de infiltracao Aumentam ou reduzem? Fissuras no solo Escavação por animais/homens Decomposição das raízes Ação das geadas e do sol Aradura e cultivo da terra Capacidade de infiltração

12 f) Cobertura do solo por vegetação Depende da espécie, estágio de desenvolvimento da vegetação e do tratamento dado ao terreno (no caso de áreas cultivadas) Vegetação densa Dificulta escoam. superficial Facilita infiltração Facilita ou dificulta? Facilita ou dificulta? Atenua ou elimina ação de compactação da chuva Cessada a chuva, raízes retiram umidade do solo, possibilitando maiores valores de capacidade de infiltração no início das precipitações Estabelece uma camada de MO em decomposição que favorece atividade escavadora de insetos/animais. g) Temperatura Temperatura Viscosidade da água Capacidade de infiltração no verão maior que no inverno Capacidade de infiltração

13 6.3 Determinação da capacidade de infiltração a) Infiltrômetro Aparelhos para determinação direta da capacidade de infiltração local dos solos. Com aplicação de água por: - Inundação - Aspersão (simuladores de chuva) a.1) Aplicação por inundação 1 ou 2 cilindros concêntricos Chapas metálicas φ mm Dispositivo para medir volume de água Cravar verticalmente no solo, mas não totalmente. Durante todo o tempo do experimento: 5-10 mm de camada de água infiltrômetro de duplo anel

14 Superfície do terreno Superfície do terreno Nível de água penetração da água h > penetração da água no período do ensaio para evitar dispersão lateral Capacidade de infiltração = Taxa de aplicação da água (Vol/tempo) Área da seção do tubo (Área) Causas de erros (capacidade de infiltração real calculada): Deformação da estrutura do solo com a cravação do tubo Ausência de compactação da chuva Fuga do ar retido para a área externa ao tubo

15 a.2) Aplicação por aspersão Taxa de aplicação uniforme, superior à capacidade de infiltração do solo. Abrigo (da chuva natural e evaporação) Delimitar áreas retangulares/quadradas de aplicação: 0,10 a 40 m² Medir quantidade de água adicionada com pluviômetros Medir escoamento superficial na margem inferior Diferença das duas medidas é a capacidade de infiltração Coleta do escoamento superficial Bordas molhadas Suprimento de água Sistema de aspersao

16 Exercício 1 O quadro a seguir reproduz os resultados obtidos em teste realizado com um infiltrômetro cilíndrico de 35 cm de diâmetro. Determinar a capacidade de infiltração do solo para os diversos intervalos de tempo. Representar graficamente os resultados. t (min) t (h) Volume total adicionado (cm 3 ) Precipitação acumulada (cm) F (cm) f (cm/h)

17 f (cm/h) t(min)

18 Deflúvio (l/s) Precipitação (mm/h) Capcidade de Infiltraação (mm/h) b) Método de Horner & Lloyd (Bacias de pequena área) Medida direta da precipitação e escoamento resultante Curva: Capacidade de infiltração x Tempo h 1, h 2, h 3 Pluviógrafos (mm) Infiltração = h - a Tempo (h) 16 a 1, a 2, a 3 Deflúvios (mm) Tempo (h) 16 f Tempo (h) 16 Capacidade de Infiltração média (f) = (h a)/t Sendo t = período que ocorre a infiltração

19 Capacidade de Infiltraação (mm/h) HORTON Estudou a curva. Curva tende para um valor constante após um período de 1-3h, podendo ser representado por: f 0 Inclinação depende de k f f c f = f c + (f 0 f c ) e -kt Tempo (h) 16 Equação empírica, estabelecida com base no ajuste da observação dos valores medidos Admite que a Infiltração é menor que a precipitação f t = capacidade de infiltração em t (mm/h) f c = capacidade de infiltração final (t = oo) f 0 = capacidade de infiltração inicial (t=0) k= constante para cada curva

20 Exercício 2 Dada a equação de Horton: f = 2 + 2,16 e 0,04 t sendo t em minutos e f em mm/min Estimar a capacidade de infiltração após 1h e no início da chuva. Desenhar a curva f versus t Estimar o início do escoamento superficial, supondo chuva com intensidade constante igual a 2,5 mm/min Escoamento superficial inicia quando intensidade igual a f

21 Exercício 3 Em um infiltrômetro observaram-se os seguintes valores para infiltração acumulada: t (min) F (mm) Determinar os parâmetros da equação de Horton. Equação de Horton: f = f c + (f 0 f c ) e -kt df = f dt Integrando e fazendo B= f 0 f c, resulta : F = f c t + (B/k) (1 e kt )

22 Literatura Pinto et al Hidrologia Básica. São Paulo: Ed. Edgard Blücher Ltda. Villela & Mattos Hidrologia Aplicada. São Paulo: McGrawHill.