Aula 3

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RELAÇÕES ÁGUA-SOLO-PLANTA-ATMOSFERA
Infiltração de água no solo
Prof. Arthur Carniato Sanches
UNIVERSIDADE FEDERAL DA GRANDE DOURADOS
“Campus de Dourados/MS”
Rodovia Dourados/Itahum, Km 12 - Unidade II
Ciclo Hidrológico
Infiltração parte integrante do Ciclo
Ciclo Hidrológico
Principais variáveis envolvidas no processo
✓ E: evaporação (mm d-1);
✓ q: umidade específica do ar em gramas de vapor d’ água
por quilo de ar ( g kg-1);
✓ P: precipitação (mm);
✓ i: intensidade de chuva (mm h-1);
✓ Q; deflúvio superficial ou vazão (m3 s-1);
✓ f: taxa de infiltração (mm h-1);
✓ ET: evapotranspiração (mm d-1);
Ciclo Hidrológico
Ciclo Hidrológico
 
 
 
CONTINENTES 
 
OCEANOS 
ET 
70.000 
Ppt 
110.000 
E 
430.000 
V 
40.000 
Ppt 
390.000 
D 
40.000 
Volumes de água movimentados no globo terrestre 
(km3/ano)
ET – evapotranspiração Ppt – precipitação pluvial V – vapor de água D –
deflúvio E – evaporação
Ciclo Hidrológico
Tempo de residência: tempo que uma molécula de água leva
para completar um ciclo em determinada fase do ciclo
hidrológico
Q = Vol / t  t = Vol/Q (tempo de residência)
Atmosfera:
Água na Terra distribuída por toda a superfície: 25 mm ou 25 L/m2
Precipitação média na Terra: 860 mm/ano ou 2,36 mm/dia
t =
25 mm
2,36 mm/dia
= 10,6 dias
Interceptação
Conceitos
✓Retenção de parte da precipitação
acima da superfície do solo (Blake,
1975);
✓Devido a vegetação ou outra
forma de obstrução ao
escoamento, como depressões do
solo;
✓Retorna para a atmosfera por
evapotranspiracão.
Interceptação
Conceitos
✓Interfere no balanço hídrico da bacia hidrográfica: funciona como
um reservatório que armazena uma parcela da precipitação para
consumo;
✓Tende a reduzir a vazão média e a variação da vazão ao longo do
ano, retardando e reduzindo o pico das cheias frequentes.
✓Q (vazão) = P (precipitação) – ET (evapotranspiração)
✓Equação para um período longo
✓Para a mesma precipitação a vazão altera em função da
evapotranspiração.
✓A vegetação aumenta a ET devido a Interceptação. Quando é
retirada, a vazão aumenta.
Gênese
✓ Inicia a chuva
✓a água molha a superfície das folhas e armazena devido às concavidades e 
a tensão superficial, retendo certa lâmina precipitada;
✓Se continuar (a chuva) a capacidade de interceptação é ultrapassada;
✓Toda a água que chega às folhas e caules escoa;
✓Evaporação (simultânea à interceptação) à partir das folhas úmidas;
✓O vento acelera o processo de evaporação, aumentando as perdas por 
interceptação. Se for muito intenso (o vento), pode provocar reprecipitação
✓A precipitação atinge o solo: 
✓a) atravessando a vegetação (em média 85% da precipitação 
incidente); 
✓ (b) através dos troncos (1 a 2% precipitação). 
✓A diferença é a interceptação.
Interceptação
Gráfico
Interceptação
Quantificação das perdas
Interceptação
✓as perdas por interceptação vegetal podem chegar até a 25% da 
precipitação anual (Linsley et. al, 1949)
✓Em regiões úmidas e com florestas Panual~2000mm), a interceptação 
anual pode chegar a 250mm (Patric, citado por Wighan, 1970)
✓As depressões do solo ou a baixa capacidade de drenagem podem 
provocar o armazenamento de grandes volumes de água a Q da bacia. 
✓No rio Paraguai observa-se em alguns trechos que a Q média diminui 
para jusante devido ao aumento das áreas de inundação que represam 
parte do volume a montante.
Equação da Continuidade
Interceptação
✓A equação da continuidade do sistema de interceptação é utilizada para 
estimar a precipitação interceptada.
𝑆𝑖 = 𝑃 − 𝑇 − 𝐶
Si = precipitação interceptada;
P = precipitação;
T = precipitação que atravessa a vegetação;
C = Parcela que escoa pelo tronco das árvores;
Fórmulas Conceituais
Interceptação
✓Horton (1919): Relacionou o volume interceptado durante uma enchente 
com a capacidade de interceptação da vegetação e a taxa de evaporação.
✓Merian (1960): Introduziu a precipitação (P) da equação original de 
Horton usando uma expressão exponencial.
✓Equações Empíricas: São várias → relacionando as principais variáveis e 
ajustadas para diferentes tipos de dados.
Horton
Interceptação
Sv = capacidade de 
armazenamento da 
vegetação para a área 
(mm)
A = Área 
Total
Si=Sv+(Av/A).E.tr
E=evaporação da 
superfície de 
evaporação (mm/h)
•tr =duração da precipitação (horas)
Av = Área de 
Vegetação
http://images.google.com.br/imgres?imgurl=http://desenhocolorir.net/blog/wp-content/uploads/2008/12/gotas-de-agua.jpg&imgrefurl=http://desenhocolorir.net/blog/2008/12/21/desenho-simples-para-colorir-gotas-de-agua/&usg=__OUUcQQ1LCPhLyA6-MhL4ycL1yY4=&h=527&w=367&sz=11&hl=pt-BR&start=2&um=1&itbs=1&tbnid=gCmsCks2wWqnfM:&tbnh=132&tbnw=92&prev=/images?q=gotas&um=1&hl=pt-BR&tbs=isch:1
Horton
Interceptação
𝐼 = 𝑆 +
𝐴𝑣
𝐴
∗ 𝐸 ∗ 𝑡𝑟
Supondo uma vegetação com capacidade de armazenamento de 5
mm, com área de cobertura de 90% da área total. Calcule a quantidade
interceptada para uma área de 100 ha com taxa de evaporação de 0,2 mm h-1
e duração de precipitação de 2 horas.
Ex 1.
𝐼 = 5,0 +
90
100
∗ 0,2 ∗ 2 = 1,8 𝑚𝑚
INFILTRAÇÃO
INFILTRAÇÃO 
Considerações
✓A infiltração é o processo pelo qual a água atravessa a superfície do solo
(Pruski, et al. 2006).
✓ Importante:
- Crescimento da Vegetação: balanço de água na zona radicular;
- Abastecimento dos aquíferos;
- Reduzir o escoamento superficial;
- Reduzir inundações
- Reduzir os processos de erosão
Processo de Infiltração de Água no Solo
Solo 
saturado Lençol 
freático
Solo não 
saturado
Precipitação
Tucci, 2003
Processo de Infiltração de Água no Solo
Figura 1. Perfil de umidade do solo durante a infiltração.
Análise física do processo de Infiltração
Processo de Infiltração de Água no Solo
Taxa de Infiltração e Capacidade de Infiltração
Figura 2. Variação da velocidade de Infiltração com o tempo.
𝑇𝐼 =
∆𝐼
∆𝑇
; sendo:
TI = Taxa de infiltração, LT-1
ΔI = Infiltração acumulada, L
ΔI = Tempo, T
Processo de Infiltração de Água no Solo
Taxa de Infiltração e Capacidade de Infiltração
Processo de Infiltração de Água no Solo
Taxa de Infiltração e Capacidade de Infiltração
Figura 3. Curva de Capacidade e Velocidade de Inmfiltração.
Os fatores que intervêm na Infiltração
É um fenômeno que depende:
✓Da água disponível para infiltrar;
✓Da natureza do solo;
✓Do estado da superfície;
✓Das quantidades de água e ar, 
inicialmente presentes no solo;
✓Além de outros fatores;
Fatores que Intervêm na Infiltração
Fatores relacionados ao solo
Tabela 1. Taxa de infiltração estável de solos de diferentes classes 
texturais.
Textura do Solo
Taxa de Infiltração estável (mm h-1)
Cultivo Pastagem
Areia Franca 38,1 - 94,0 38,1 – 111,8
Franco-arenoso 17,8 – 30,5 30,5 – 38,1
Franco 10,2 – 27,9 25,4 – 63,5
Franco-siltoso 5,1 -48,3 10,2 – 91,4
Franco-argiloso 10,2 – 25,4 7,6 – 33,0
Argila 5,1 27,9
Fonte: Norte Central Regional Committee 40.
Fatores que Intervêm na Infiltração
Fatores relacionados ao solo
Figura 3. Velocidade de Infiltração e infiltração acumulada 
em função do tempo para solos úmidos e secos.
Fatores que Intervêm na Infiltração
Fatores relacionados a superfície
Cobertura Taxa de infiltração Estável (mm h-1)
Sem cobertura 27,5
Vegetação 47,6
Mucuna 45,7
Milho 32,5
Tabela 2. Taxa de infiltração estável de acordo com o tipo de cobertura 
do solo.
Fonte: Oliveira, 2000.
Fatores que Intervêm na Infiltração
Preparo e Manejo do Solo
Tabela 3. Valores médios das principais características físico-hídricas dos solos 
relacionados à infiltração do solo estudado.
Fonte: Silva e kato, 1997.
Cobertura
Dens. Solo (g 
cm-3)
Porosidade (cm3 cm-3)
Ko (mm h-1)
Total Micro Macro
Cerrado virg. 0,66 0,69 0,30 0,39 26,7
Plantio Direto 0,92 0,60 0,40 0,20 1,3
Manejo Conv. 0,84 0,63 0,39 0,24 8,2
Tabela 4. Taxas de infiltração estável no preparo convencional e plantio direto 
sob duas intensidades de precipitação.
Intensidade de precipitação (mm h-1)
Taxa de infiltração estável(mm h-1)
Convencional Plantio Direto
63 27,5 46,6
87 17,3 47,2
Métodos de Determinação 
da Infiltração
Determinação da infiltração
Métodos de Determinação
Infiltrômetros
Pruski(1997)
“A infiltração desse ser determinada por
métodos simples e capazes de representar,
adequadamente as condições de solo. Assim, os
infiltrômetros são equipamentos utilizados na
determinação da taxa de infiltração da água no solo.”
Determinação da Infiltração
Simulador de Chuvas
Figura 4. Simulador de Chuvas.
Determinação da Infiltração
Simulador de Chuvas
✓Os simuladores de chuva, também denominados infiltrômetros de
aspersão, são equipamentos nos quais a água é aplicada por aspersão
com uma intensidade de aplicação superior à capacidade de infiltração do
solo. A área de aplicação de água é delimitada por placas metálicas, sendo
a taxa de infiltração obtida pela diferença entre a intensidade de
precipitação e a taxa de escoamento superficial resultante.
Determinação da Infiltração
Simulador de Chuvas
Vantagens
✓ Alto grau de controle do sistema;
✓ Intensidade e duração da chuva a ser aplicada é conhecida;
✓ Pode-se efetuar repetições para dada condição experimental;
✓ Menor tempo de preparo da parcela com chuva controlada do
que a natural;
✓ Medições e observações durante o processo;
✓ Os simuladores são adaptáveis aos ambientes;
Determinação da Infiltração
Simulador de Chuvas
Desvantagens
✓ Alto custo de aquisição;
✓ mão de obra para operação;
✓Parcelas de 1 m² até 100 m², podendo não ser representativo;
✓ Alguns simuladores não representam o tamanho de gotas de
uma chuva natural;
✓ Alguns simuladores não reproduzem gotas com velocidade
terminal igual à velocidade da gota da chuva natural;
Determinação da Infiltração
Infiltrômetros de Anel
Figura 5. Infiltrômetro de Anel.
Determinação da Infiltração
Infiltrômetros de Anel
✓Consiste de dois anéis que são posicionados de forma concêntrica no solo.
O interno deve apresentar diâmetro da ordem de 300 mm e o externo,
diâmetro de 600 mm, sendo ambos com a altura de aproximadamente 300
mm. Os anéis, cujas as bordas devem ser biseladas, são cravados
verticalmente no solo, deixando-se uma borda livre ligeiramente superior a
150 mm. O anel externo tem como finalidade reduzir o efeito da dispersão
lateral de água infiltrada do anel interno. Assim, a água do anel interno
infiltra no perfil do solo em uma direção predominantemente vertical, o que
evita a superestimava da taxa de infiltração.
Determinação da Infiltração
Infiltrômetros de Anel
Determinação da Infiltração
Infiltrômetros de Anel
Trabalho Prático 3 – Manual de como fazer a 
determinação da infiltração.
Instruções:
1ᵒ) Colocar Passo a Passo todos os procedimentos desde a instalação dos anéis
no campo, como fazer a coleta de dados ( Volume & Tempo), qual o volume
infiltrado pelo tempo;
2ᵒ) Enumerar todos os materiais e Equipamentos necessários para obtenção da do
Teste de Infiltração.
3ᵒ) Elaborar o modelo gráfico do teste de Infiltração, pode utilizar de exemplos
de campo que encontrar na internet;
4ᵒ) O Manual deve ser o mais claro possível para que possa ser usado como base
para elaboração do Teste de Infiltração de Água no solo.
Bons Estudos!
Prof. Arthur Carniato Sanches
arthursanches@ufgd.edu.br
mailto:arthursanches@ufgd.edu.br