3.O Período de Geologia – FINOM Hidrologia – Água Subterrânea - Infiltração

Prof. Márcio Santos

www.professormarciosantos2.blogspot.com.br

Define-se infiltração como o fenômeno de penetração da água nas camadas do solo próximas a superfície do terreno, movendo-se para baixo, através dos vazios, sob a ação da gravidade, até atingir uma camada suporte, que a retém, formando então a água do solo ou rocha.

• É geralmente expressa em litros ou centímetros. No caso de irrigação, a velocidade de infiltração da água no solo é expressa em cm/h ou mm/h.

A infiltração da água no solo está sujeita a diversos fatores. Podem ser citados:

• O tipo de solo : solos mais porosos e permeáveis facilitam a infiltração; ao contrário, solos composto de grãos muito finos terão poros reduzidos e baixa permeabilidade, dificultando a infiltração.

Por exemplo, solos argilosos tendem a ter maior conteúdo de umidade na condição de saturação, porque são muito porosos; entretanto esta água é fortemente ligada às partículas de argila, o que dificulta a permeabilidade.

• O tipo de uso do solo é fator de grande importância. Quando têm boa cobertura vegetal, o sistema radicular das plantas aumenta a taxa de infiltração, além de proteger o solo do impacto direto da chuva, prevenindo a compactação. O manejo inadequado do solo em áreas de cultivo, o pisoteio de animais, o tráfego sobre solo nu e os processos de urbanização acabam diminuindo drasticamente ou anulando a infiltração da água.

• O tipo de relevo faz variar a taxa de infiltração. O relevo acidentado diminui a infiltração da água no solo porque aumenta o escoamento superficial. Por outro lado, as depressões provocam a retenção da água, aumentando a infiltração no solo.

• A umidade do solo , esteja ele seco ou saturado de água, irá influir na infiltração. Quando a água atinge um solo seco ela não inicia um movimento descendente até que as partículas do solo estejam envolvidas por uma fina película d’água. Por outro lado, quando a umidade atinge o ponto de saturação, a infiltração diminui.

• A temperatura do solo , se elevada, favorece a evaporação e diminui a infiltração.

• O tipo de chuva também interfere, sendo que chuvas intensas saturam a parte superficial do solo, diminuindo a infiltração; ao contrário, chuvas finas e persistentes facilitam a infiltração.

• Outro fator é a profundidade do estrato impermeável : quanto mais profundo estiver, maior será a infiltração de água no solo.

FASES DA INFILTRAÇÃO

A água que se infiltra está submetida a duas forças fundamentais:

• a gravidade (força gravitacional)

• força de adesão de suas moléculas às superfícies das partículas do solo (força de capilaridade ou de atração capilar).

A infiltração da água no solo se processa em 3 fases, de cima para baixo: intercâmbio ou difusão, descida e circulação (ou escoamento subterrâneo).

1. Na fase de intercâmbio , o movimento da água é aleatório, sendo que o potencial mátrico, o qual determina movimento capilar da água é maior que o potencial gravitacional.

- Pequenas quantidades de água no solo tendem a se distribuir uniformemente pela superfície das partículas.

Na fase de intercâmbio, a água está próxima à superfície do terreno, sujeita a retornar a atmosfera por uma aspiração capilar, provocada pela ação da evaporação ou absorvida pelas raízes das plantas e em seguida transpirada pelo vegetal.

A força de adesão é mais forte do que a força da gravidade que age sobre esta água. Em conseqüência, ficará retida, quase imóvel, não atingindo zonas mais profundas.

2. Na fase de descida cresce o potencial gravitacional e dá-se o deslocamento vertical da água, quando a ação de seu peso próprio supera a adesão e a capilaridade.

Ao atingir a faixa de capilaridade, a água prossegue descendo por movimento capilar vertical . Nesta fase de descida, o potencial gravitacional é muito maior que o potencial mátrico. Esse movimento se efetua até atingir uma camada suporte de solo impermeável.

A força gravitacional atua no sentido vertical, fazendo que a água se infiltre de cima para baixo no perfil do solo. Já a força capilar atua em todas as direções, principalmente quando o solo se encontra com baixa umidade.

3. Na fase de circulação , que ocorre na faixa de água subterrânea, devido ao acúmulo da água são constituídos os lençóis subterrâneos.

O movimento da água deve-se também à ação da gravidade , obedecendo às leis de escoamento subterrâneo. Ele se dá conforme o mergulho da camada impermeável subjacente , em direção a uma nascente. Esse movimento pode ser calculado pela Lei de Darcy , expressado em m3/s.

A Lei de Darcy, portanto, rege o escoamento da água nos solos saturados, e é representada pela seguinte equação:

V = KA.dh/dL , onde:

V é a vazão de infiltração; K é a condutividade hidráulica (medida através de permeâmetros); A é a área da secção analisada; h é a Carga Piezométrica ou Altura Piezométrica (altura da água de um aqüífero confinado medida num piezômetro) e L = Distância entre os pontos medidos.

A superfície freática ou nível freático é a superfície gerada por vários pontos do nível da água (nível do lençol freático), tende a acompanhar a superfície do

terreno. Profundidade é função da recarga, materiais do subsolo.

Em áreas úmidas com alta pluviosodade e fundos de vale o nível freático é raso; em ambientes áridos e nas cristas de divisores topográficos ele é profundo; junto às nascentes, córregos e rios ele aflora, isto é, ele é superficial.

O fluxo da água subterrânea pode sofrer variações no sentido, seja pela oscilação de estações seca e chuvosa, seja pelo rebaixamento do lençol freático, sob o impacto das ações antropogênicas. A figura a seguir ilustra uma situação de mudança de fluxo, onde um reservatório (ou um rio) recebia fluxo de água subterrânea do lenço freático e, devido ao rebaixamento do lençol freático, este passa a receber o fluxo das águas do reservatório.

Para a determinação direta da capacidade de infiltração local dos solos, usam-se aparelhos denominados infiltrômetros. Existem dois tipos:

• Infiltrômetros com aplicação de água por inundação, ou simplesmente infiltrômetros;

• Infiltrômetros com aplicação da água por aspersão ou simuladores de chuva.

As imagens acima referem-se ao tipo mais comum de infiltrômetro, denominado infiltrômetro de anel. Existem os de anel simples e os de anel duplo.