Hidrologia Evaporação e Evapotranspiração

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HIDROLOGIA APLICADA
Evaporação 
&
Evapotranspiração
Professora: Maria Adriana Ribeiro
Ciclo Hidrológico
Interceptação
Conceitos
•Evaporação: é o processo natural pelo qual a
água passa, de uma superfície livre (líquida) ou
de uma superfície úmida, para a atmosfera na
forma de vapor.
•Transpiração: é a evaporação devida a ação
fisiológica dos vegetais, ocorrida,
principalmente, através dos estômatos
•Evapotranspiração: evaporação + transpiração 
Evaporação
As moléculas de água na superfície líquida ou na umidade do
solo, adquirem energia suficiente (através da radiação solar e
outros fatores climáticos) e passam do estado líquido para o
de vapor.
Compreende:
 Evaporação da água contida no solo (umidade)
 Evaporação direta da água de rios, lagos e oceanos,
água interceptada
umidade
Edireta
Esolo
EVAPORAÇÃO
Importância da evaporação:
• Cálculos de perdas de água em reservatórios e cálculos de
necessidades de irrigação.
• Cálculo do balanço hídrico
• Operação de reservatórios: Vol, Área = f(cota)/ Barragens
Vol
Área,Volume
Cota
Demandas
Q
Importância da medida da
evaporação:
- Estudos hidrometeorológicos
- Agricultura
- Projetos e operação de
reservatórios
- Sistemas de irrigação e
drenagem
EVAPORAÇÃO
Evaporação potencial :
Máxima quantidade de água que pode evaporar de uma
superfície com disponibilidade de água para a realização do
processo.
Ex: Evaporação da água da superfície de rios, lagos e
oceanos.
Evaporação Real :
Ocorre a uma taxa inferior à taxa potencial devido a deficiência
de água para o processo.
Ex: Evaporação da água do solo em uma bacia hidrográfica.
EVAPORAÇÃO
Fatores que influenciam a evaporação:
1- Temperatura
2 - Pressão Atmosférica
3 - Vento
5 - Radiação Solar
4 - Natureza da Superfície
EVAPORAÇÃO
1) Temperatura
O aumento da temperatura do ar aquece a
superfície da terra e provoca evaporação das
massas líquidas expostas (superfície) e no
interior do solo.
2) Pressão Atmosférica
Pressão exercida pelos vários gases contidos na
atmosfera, inclusive o vapor d’água.
EVAPORAÇÃO
* Quanto maior a altitude, menor
será o ponto de ebulição
EVAPORAÇÃO
3) Vento
 O vento renova o ar em contato com a superfície
que está evaporando (superfície da água;
superfície do solo; superfície da folha da
planta).
pouco vento muito vento
 Inexistindo o vento, o processo de evaporação
cessaria tão logo o ar atingisse a saturação, uma
vez que estaria esgotada sua capacidade de
absorver vapor d’água.
5) Natureza da superfície
A evaporação depende muito da cobertura
do solo pela vegetação. Quanto maior for a área
vegetada, menor é a evaporação, pois a vegetação
protege o solo.
EVAPORAÇÃO
EVAPORAÇÃO
6) Radiação Solar = fornecida pelo sol
Constitui a energia motora para o próprio ciclo
hidrológico e afeta diretamente a evaporação da
água na superfície do solo.
Três tipos de radiação solar: Incidente, Refletida e Líquida.
Rl= Ri – Rr
Rl = Radiação Líquida ;
Ri = Radiação Incidente ou global;
Rr = Radiação Refletiva.
EVAPORAÇÃO
Fatores que influenciam a evaporação:
1- Temperatura
2 - Pressão Atmosférica
3 - Vento
5 - Radiação Solar
4 - Natureza da Superfície
Estimativa da Evaporação
Estimativa da Evaporação
A determinação da evaporação de uma superfície
líquida pode ser realizada de duas maneiras:
•Medição : através de aparelhos de medição direta
(evaporímetros ou tanques) ou pelo uso de
registradores (evaporígrafos).
•Estimação: através de fórmulas empíricas ou baseadas
na física da atmosfera, estabelecidas com o
objetivo de uma melhor aproximação das condições
reais.
 Os evaporímetros são instrumentos que
possibilitam uma medida direta do poder
evaporativo da atmosfera, estando sujeitos aos
efeitos da: radiação, temperatura, vento e
umidade.
 Os evaporímetros mais conhecidos são os
atmômetros e os tanques de evaporação.
Medição da Evaporação
Atmômetros
 Instrumentos usados para medição ou
estimativa de diferentes intensidades de
evaporação.
 O mais usado é o Evaporímetro de
Piché – mede a evapotranspiração
potencial.
Medição da Evaporação
Atmômetros
Medição da Evaporação
EVAPORAÇÃO
Tanques de Evaporação
 São tanques que expõem à atmosfera uma superfície líquida
de água, permitindo a determinação direta da evaporação
diariamente.
 O mais utilizado é o tipo
classe A do U.S. Weather
Bureau que é um tanque
circular galvanizado ou
metal equivalente.
Cuidados operacionais
Cuidados a serem tomados com os evaporímetros:
 Escolher um local adequado para sua instalação
 Manter o tanque sempre limpo
 Tomar cuidado para que animais não consumam a 
água do tanque
EVAPORAÇÃO
Tanques de Evaporação
Para se ter a evaporação potencial de superfícies líquidas
naturais a partir dos dados medidos pelo tanque classe A,
deve-se corrigir os dados pelo coeficiente de correção do
tanque:
Ep = E x Kt
Onde: Ep = evaporação potencial
E = evaporação do tanque classe A
Kt = coeficiente do tanque (para a região nordeste Kt varia entre
0.6 e 1.0; e no semiárido é comum adotar-se Kt = 0.75)
Método do Balanço de Energia
Este método calcula a evaporação através da seguinte equação:
6104,86 


wv
l
r
l
R
E

Onde:
Er = Evaporação potencial diária (mm/dia)
RL = Radiação líquida (W/m2);
lv = Calor latente de vaporização (J/kg)
lv = 2,501 . 106 – 2370 . T 
ρw = massa específica da água (ρw = 977 kg/m3);
T = Temperatura do ar (°C).
Método Aerodinâmico
 asa eeBE 
Onde:
Ea = Evaporação potencial (mm/dia);
es = Pressão de vapor saturado (Pascal; 1Pa = 1 N/m2)
ea = Pressão de vapor atual (Pascal)
ea = UR . es
(onde: UR = umidade relativa = e/es)
B = é um coeficiente obtido através da equação a seguir:









T
T
s ee
3,237
27,17
611
Método Aerodinâmico
Onde:
u = Velocidade do vento na altura z2 (m/s);
z2 = Altura da medição da velocidade do vento (geralmente é
adotado 2 m a partir da superfície);
z1 = Altura de rugosidade da superfície natural.
2
1
2ln
102,0














z
z
u
B
Método Combinado ou de Penmam
 O método combinado ou método de Penmam
calcula a evaporação considerando os efeitos da
radiação e do vento.
 Para isso, o método combinado combina as
equações do método do Balanço De Energia e do
Método Aerodinâmico.
Método Combinado ou de Penmam
A combinação resulta na equação abaixo:





















 ar EEE



Onde:
E = Evaporação potencial (mm/dia);
Er = Evaporação calculada pelo método do balanço de energia (mm/dia);
Ea = Evaporação calculada pelo método aerodinâmico (mm/dia);
∆ = Gradiente da curva de pressão de saturação de vapor:
∆ = 4098 . es / (237,3 + T)2 (Pa/°C)
 = Constante psicrométrica:
 = 66,8 Pa/°C; es = Pressão de vapor saturado
EVAPOTRANSPIRAÇÃO
EVAPOTRANSPIRAÇÃO
É o processo conjunto da evaporação do solo
mais a transpiração das plantas.
EVAPOTRANSPIRAÇÃO
EVAPORAÇÃO TRANSPIRAÇÃO
TRANSPIRAÇÃO
A transpiração ocorre no processo de
fotossíntese e depende da espécie de cada planta,
do seu estágio de crescimento e dos fatores
climáticos (ventos, temperatura, umidade relativa
do ar, insolação, etc.).
Através de suas raízes, as plantas retiram do
solo a água para suas atividades vitais, e parte
dessa água é cedida à atmosfera, sob a forma de
vapor, na superfície das folhas.
EVAPOTRANSPIRAÇÃO
Compreende:
1. Evaporação dos corpos de água;
2. Evaporação da água do solo;
3. Evaporação da água interceptada das plantas;
4. Transpiração das plantas. 
Capacidade de Campo
É a quantidade de água retida pelo solo após a drenagem ter
ocorrido ou cessado em um solo previamente saturado por
chuva ou irrigação.
Esse conceito 
é bastante utilizado
no meio agrícola
para fins de irrigação.
EVAPOTRANSPIRAÇÃO
Tanque Classe A
Os dados do Tanque Classe A podem ser usados para avaliar a
Evapotranspiração Potencial, corrigindo-os com o coeficiente de
cultura Kc:
ETP = (E xKt) x Kc
Onde os valores de Kc são tabelados para diferentes
culturas nos seus vários estágios de desenvolvimento.
Coeficiente de Cultivo
Estimativa da Evapotranspiração
Equações de evapotranspiração
•Empíricas
•Base física
 Usando apenas a temperatura
 Usando a temperatura e a umidade do ar
 Usando a temperatura e a radiação solar
 Equações de Penmann (insolação, temperatura,
umidade relativa, velocidade do vento)
Equações de Cálculo da evapotranspiração
Estimativa da Evapotranspiração
A Evapotranspiração pode ser estimada por:
 Equações com base nos dados do tanque classe A
 Equações com base na temperatura do ar:
• Método de Thornthwaite;
• Método de Blaney-Criddle;
 Equações com base na evaporação potencial:
• Método do Balanço de Energia;
• Método Aerodinâmico;
• Método Combinado.
Método de Thornthwaite
O Método de Thornthwaite foi desenvolvido com
base em:
 Dados de evapotranspiração medidos;
 Dados de temperatura média mensal, para dias
com 12 horas de brilho solar e mês com 30 dias.
Método de Thornthwaite
Calculado da seguinte forma:
a
c
T
FETP 






I
1016









12
1
514,1
5i
iT
I
Onde:
• ETP = Evapotranspiração potencial (mm/mês)
• Fc = Fator de correção em função da latitude e mês do ano;
• a = 6,75 . 10-7 . I3 – 7,71 . 10-5 . I2 + 0,01791 . I + 0,492 
(mm/mês)
• I = índice anual de calor, correspondente a soma de doze 
índices mensais:
• T =Temperatura média mensal (oC)
Método de Thornthwaite
Método de Thornthwaite
Para corrigir os valores da evapotranspiração para
cada tipo de cultura é só multiplicar a ETP pelo
coeficiente de cultura Kc:
ETPcultura = Kc . ETP
Onde:
ETPcultura = Evapotranspiração potencial da cultura (mm/mês);
ETP = evapotranspiração potencial (mm/mês).
Kc = coeficiente de cultura.
Método de Blaney-Criddle
Foi desenvolvido originalmente para estimativas de
uso consuntivo em regiões semiáridas, e utiliza a
seguinte equação:
ETP = (0,457 . T + 8,13) . p
Onde:
ETP = evapotranspiração mensal (mm/mês);
T = temperatura média anual em oC
p = porcentagem de horas diurnas do mês sobre o total de
horas diurnas do ano
Método de Blaney-Criddle
Para corrigir os valores da evapotranspiração para cada tipo de
cultura é só multiplicar a ETP pelo coeficiente de cultura Kc:
ETPcultura = Kc . ETP
Onde:
ETPcultura = evapotranspiração potencial da cultura (mm/mês);
ETP = evapotranspiração potencial (mm/mês);
Kc = coeficiente de cultura.
Método de Blaney-Criddle
Equações com base na evaporação potencial
 Para estimar os valores da evapotranspiração potencial
através da evaporação potencial, é preciso multiplicar a EP
pelo coeficiente de cultura Kc.
 É necessário acrescentar o coeficiente de cultura (Kc) em
cada equação dos métodos de estimativa de evaporação
citados abaixo:
 Método do Balanço de Energia;
 Método Aerodinâmico;
 Método Combinado.
Exercícios