Processo de Infiltração da Água no Solo

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27/09/2017
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 A água precipitada tem os seguintes destinos:
 Parte é interceptada pelas vegetações;
 Parte é retida nas depressões;
 Parte é infiltrada;
 O resto escoa superficialmente.
IN
F
IL
T
R
A
Ç
Ã
O
INFILTRAÇÃO
 Definição: parcela da água precipitada que
infiltra no solo.
•Parte da água que infiltra permanecerá na
camada superficial do solo, onde se
movimentará de forma gradual na vertical e na
horizontal, através do solo.
•Eventualmente, poderá voltar a um rio, através da
sua margem. Parte da água poderá infiltrar mais
profundamente, recarregando o aquífero
subterrâneo.
•A água pode percorrer longas distâncias ou
permanecer no armazenamento subterrâneo por
longos períodos antes de retornar à superfície,
aos rios ou oceanos.
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 O solo é uma mistura de
materiais sólidos,
líquidos e gasosos.
 Na mistura também
encontram-se muitos
organismos vivos
(bactérias, fungos,
raízes, insetos, vermes)
Água no solo
INFILTRAÇÃO
 É o processo pelo qual a água penetra nas
camadas superficiais do solo e se move
para baixo, em direção ao lençol d’água.
 É a passagem de água superfície para o
interior do solo.
Depende fundamentalmente:
 Da água disponível para infiltrar;
 Da natureza do solo, estado e superfície; e
 Das quantidades de água e ar, inicialmente
presentes no seu interior.
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Grandezas Físicas da 
INFILTRAÇÃO
 Capacidade de Infiltração;
 É a razão máxima com que um solo, em uma dada
condição, é capaz de absorver água, e diminui com o
tempo;
 Geralmente expressa em mm/h;
 É o parâmetro mais expressivo.
 Velocidade de Infiltração (ou Taxa de Infiltração)
 É a velocidade média com que a água atravessa o solo,
ou ainda, é a vazão dividida pela área da seção reta do
escoamento;
 Depende da Permeabilidade e do gradiente hidráulico;
 É determinada pela Lei de Darcy.
CAPACIDADE DE INFILTRAÇÃO 
(ou TAXA DE INFILTRAÇÃO)
Capacidade de infiltração é a quantidade
máxima de água que um solo em determinadas
condições pode absorver. Ela varia no decorrer
da chuva.
Se uma precipitação atinge o solo com a uma
intensidade menor que a capacidade de
infiltração toda a água penetra no solo,
provocando uma progressiva diminuição da
própria capacidade de infiltração, já que o solo
está se umedecendo.
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 É a velocidade média do 
escoamento da água através de 
um solo saturado, determinada 
pela relação entre a quantidade 
de água que atravessa a 
unidade de área do material do 
solo e o tempo .
 Depende da Permeabilidade e 
do gradiente hidráulico e é 
determinada pela Lei de Darcy.
VELOCIDADE DE FILTRAÇÃO
Figura - Perfil de umidade em um solo
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 Enquanto há aporte de água, o perfil de
umidade tende à saturação em toda a
profundidade, sendo a superfície, naturalmente,
o primeiro nível a saturar.
 Quando o aporte de água à superfície cessa
(precipitação para), isto é, deixa de haver
infiltração, a umidade no interior do solo se
redistribui, evoluindo para um perfil de
umidade inverso, com menores teores de
umidade próximo à superfície e maiores nas
camadas mais profundas.
 Quando cessa a precipitação, 
parte da água no interior do 
solo propaga-se para camadas 
mais profundas no solo e parte 
é transferida para a atmosfera 
por evaporação direta ou por 
transpiração dos vegetais. 
Esse processo faz com que o 
solo vá recuperando sua 
capacidade de infiltração, 
tendendo a um limite superior 
à medida que as camadas 
superiores do solo vão se 
tornando mais secas.
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 A taxa de infiltração, normalmente, decai rapidamente
durante a parte inicial de uma chuva intensa e atinge
um valor constante depois de algumas horas de
chuva.
 Os fatores responsáveis por este fenômeno incluem.
–O enchimento dos poros finos do solo com água reduz
as forças capilares;
–O impacto das gotas de chuva no solo faz com que o
material da superfície do solo seja dissolvido e
preencha os poros do solo;
 Q = fluxo de água (m3/s)
 A = área (m2)
 H = carga (m)
 L = distância (m)
 K = condutividade hidráulica (m/s)
L
H
AKQ



Fluxo da água em meios 
porosos saturados
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Condutividade de água em 
condição de saturação
 Solo arenoso: 23,5 cm/hora
 Solo siltoso: 1,32 cm/hora
 Solo argiloso: 0,06 cm/hora
 Inicialmente não saturados
 Preenchimento dos poros garante alta taxa 
de infiltração
 A medida que o solo vai sendo umedecido, a 
taxa de infiltração diminui
 Equações empíricas
Infiltração de água em solos
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FATORES QUE INTERVÊM NA 
INFILTRAÇÃO
1-Permeabilidade do solo: Por exemplo a presença de argila no solo 
diminui sua porosidade, não permitindo uma grande infiltração.
2-Cobertura vegetal: Um solo coberto por vegetação é mais 
permeável do que um solo desmatado.
3-Inclinação do terreno: em declividades acentuadas a água 
corre mais rapidamente, diminuindo o tempo de infiltração.
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4- Tipo de chuva: Chuvas intensas saturam rapidamente o
solo, ao passo que chuvas finas e demoradas têm mais tempo
para se infiltrarem.
5- Umidade do Solo:
Por exemplo, em um solo mais úmido a infiltração é menor
do que um solo mais seco.
6- Temperatura
Escoamento no solo é laminar (tranqüilo) em função da
viscosidade da água. Quanto maior a temperatura maior a
infiltração de água no solo.
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mesma chuva, 
mesma bacia 
quando se 
alterar a 
capacidade de 
infiltração 
Determinação da quantidade de 
água infiltrada
a. Medição direta da capacidade de infiltração
 com aplicação de água por inundação;
 com aplicação de água por aspersão ou
simulador de chuva.
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 Consiste de dois anéis concêntricos
MÉTODO DO 
INFILTRÔMETRO 
DE DUPLO-ANEL
 Os anéis devem ser instalados no solo com o auxilio de uma 
marreta.
 Coloca-se água, ao mesmo tempo nos dois anéis.
 E com uma régua graduada acompanha-se a infiltração vertical
no cilindro interno para vários intervalos de tempo.
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Infiltrômetro de Anel
 Mede a taxa de 
decaimento da coluna 
d’água no anel interno
Infiltrômetro de Anel
 A capacidade de infiltração instantânea é calculada por:
Onde:
It é a capacidade de Infiltração instantânea (mm/h) ;
∆h é a variação da lâmina d’água (mm);
∆t é o intervalo de tempo (h);
t
h
It



 E com uma régua graduada acompanha-se a infiltração
vertical no cilindro interno para vários intervalos de
tempo.
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Infiltrômetro de Anel
 O gráfico da capacidade de infiltração é do tipo t x I
(Capacidade de Infiltração em função do tempo).
Onde:
It é a capacidade de Infiltração (mm/h) ;
t é o tempo (h);
Capacidade de Infiltração
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
t (h)
I 
(m
m
/h
)
Exercício
1. Calcular a capacidade de infiltração em cada
instante e a acumulada para um ensaio a partir
dos dados coletados.
Horário 08:05 08:10 08:15 08:25 08:45 09:25 10:05 10:45
Lâmina
d’ água
(cm)
12,00 11,55 11,20 10,80 10,25 9,45 8,70 8,00
Horário 10:45 11:25 12:05 12:45 13:25 14:05
Lâmina
d’ água
(cm)
12,00 11,35 10,75 10,15 9,55 8,95
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Exercício
Estimativa da Infiltração
 Método de Horton
 Método da Curva Número (CN)
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Método de Horton
A capacidade de infiltração pode ser representada por:
Onde:
F é a capacidade de infiltração no tempo t (mm);
f0 é a capacidade de infiltração inicial para t = 0 (mm/h);
fc é a capacidade de infiltração final (mm/h);
k é uma constante para cada curva (h-1);
t é o tempo (h);
OBS: fo, fc e k são parâmetros ligados ao tipo de solo (ver grupos de solo A, 
B, C e D)
  tk
cc effff  0
f(mm/h)
t(h)
K1 (arenoso)
K2(argiloso)
k
    ktC0C e1kfftfF 
Método de Horton
    ktC0C e1kfftfF 
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Método de Horton
GRUPOS HIDROLÓGICOS DE SOLOS
Grupo A – Solos arenosos profundos; tem alta capacidade de
infiltração e geram pequenos escoamentos;
Grupo B – Solos franco arenosospouco profundos; tem menor
capacidade de infiltração e geram maiores
escoamentos do que o solo A;
Grupo C – Solos franco argilosos; tem menor capacidade de
infiltração e geram maiores escoamento do que A e
B.
Grupo D – Solos argilosos expansivos; tem baixa capacidade de
infiltração e geram grandes escoamentos.
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Exercício
1. Determine a capacidade de infiltração
pela equação de Horton, com os
parâmetros ajustados para os dados
observados abaixo.
Intervalo de tempo (h) 0 – 1 1 – 2 2 – 3 3 –4 4 – 5
Precipitação (mm) 5 15 20 25 15
 Procedimento de cálculo:
 Coluna 3  Calcular com a equação de F:
 Coluna 4  Fazer a diferença entre a potencialidade de 
infiltração (F) do instante atual e a do instante anterior;
 Coluna 5  Comparar os valores da coluna 2 com os da 
coluna 4 e preencher com o menor deles;
 Coluna 6  Fazer a diferença entre os valores da chuva 
(coluna 2) e os da potencialidade de infiltração em cada 
intervalo de tempo (coluna 5).
    ktC0C e1kfftfF 
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Método de Soil Conservation Service
Fórmula proposta pelo SCS:
onde Pe - escoamento superficial direto em mm; P
- precipitação acumulada em mm; S - retenção
potencial do solo em mm. S depende do tipo de
solo. 0,2.S é uma estimativa das perdas iniciais
(interceptação e retenção).
 
 SP
SP
Pe



8,0
2,0
2
S2,0P 
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 Relação entre S e CN (“número de curva”): 
 CN depende de 3 fatores:
 umidade antecedente do solo;
 tipo de solo;
 ocupação de solo.








4,25
10
1000
S
CN
254
25400

CN
S
Tipos de solo, condições e ocupação
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Condições de umidade antecedente do 
solo
 CONDIÇÃO I – solos secos – as chuvas nos
últimos 5 dias não ultrapassam 15 mm.
 CONDIÇÃO II – situação média na época das
cheias – as chuvas nos últimos 5 dias totalizaram
entre 15 e 40 mm.
 CONDIÇÃO III – solo úmido (próximo da
saturação) – as chuvas nos últimos 5 dias foram
superiores a 40 mm e as condições
meteorológicas forma desfavoráveis a altas taxas
de evaporação.
Método da Curva Número (CN)
Valores CN (condição II – 15