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EuPTCVAg0871-018X2010000100034

EuPTCVAg0871-018X2010000100034

National varietyEu
Year2010
SourceScielo

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Influência do comprimento do sulco sobre a equação de infil­tração obtida pelo método dos dois pontos de Elliot & Walker

INTRODUÇÃO A infiltração da água no solo pode ser descrita através de várias equações de infil­tração algébricas (Or & Silva, 1996; Elliott & Eisenhauer, 1983; Katopodes et al., 1990). Provavelmente o mais comum é de Kostiakov: Z kt a(1) em que a infiltração acumulada expressa em altura de água, ou volume por unidade de comprimento, o tempo de infiltração, e ke asão constantes empíricas. A equação de Kostiakov é também aquela que melhor representa a infiltrabilidade dos solos típicos do Alentejo.

Um método muito difundido para o cálcu­lo da equação de infiltração é o método dos dois pontos, proposto por Elliot & Walker (1982). Neste método, medem- se os tempos de avanço até um ponto no meio, tm, e outro no fim do sulco, tf.

Utilizando as equações de geometria do sulco (largura, b, e o perí­metro molhado, Pm, em função da altura desde o fundo do sulco) calcula-se o volume armazenado superficialmente recorrendo a um coeficiente de armazenamento superfi­cial, y, que normalmente toma o valor de 0,7. Por sua vez, o volume médio infiltrado até ao primeiro e segundo ponto do sulco, Vm,e Vfsão obtidos através da realização de um balanço volumétrico.

A equação de infiltração propriamente dita é, finalmente calculada em função do tempo desde o início da rega, pelo método dos dois pontos: O método dos dois pontos tem sido utili­zado com bastante êxito para representar a infiltração em sulcos de qualquer compri­mento, não existindo à partida limitações à localização dos dois pontos de medição, estando apenas implícito que o primeiro ponto deve estar localizado próximo do meio do sulco (Serralheiro, 1995). No entanto, pouco se sabe acerca do efeito do comprimento sobre as equações obtidas ou o comprimento ideal do sulco para a deter­minação rigorosa dos parâmetros da equa­ção. Efectivamente, tem-se observado gran­des variações, na prática, quando se utilizam equações de infiltração sem se atender às condições em que foram obtidas (Sohrabi & Behnia, 2007).

Assim, o objectivo do presente estudo é averiguar o efeito da localização dos dois pontos sobre os parâmetros da equação de infiltração obtidos através do método de Elliot e Walker.

MATERIAL E MÉTODOS O presente estudo foi realizado num Solo Argiluviado Pouco Insaturado, Mediterrâneo Pardo de Materiais não Cal­cários, de quartzodioritos (Pmg), localiza­do no Perímetro de Rega de Divor. Foram realizadas quatro regas com um caudal de 0,5 ls-1em sulcos com 220 m de compri­mento e um declive longitudinal de 0,2%. Posteriormente foi sintetizada uma curva de avanço típico a partir dos quatro avan­ços realizados. A utilização de uma curva de avanço médio tem a vantagem de eli­minar os desfasamentos no avanço atri­buíveis à irregularidade no perfil longitu­dinal (Figura 1).

Figura 1-A curva de avanço médio.

Com base nesta curva de avanço e utili­zando valores reais de geometria medidos com recurso a um perfilómetro de barras (Quadro 1), foram considerados 15 diferentes pares de distâncias ao primeiro e segundo ponto, lme lf. Foram considerados situações com o primeiro ponto exactamen­te a meia distância entre a cabeceira e o segundo ponto (lm= lf/2), a jusante (lm< lf/2) e a montante (lm> lf/2) da meia dis­tância entre a cabeceira e o segundo ponto.

Quadro 1 -Parâmetros de geometria do sulco utilizados para a determinação da equação de infiltração (b: largura da secção do escoamen­to, A: a área da secção transversal do sulco, Pm: perímetro molhado e y:a altura desde o fundo do sulco)

Para cada par de pontos foram calculadas as equações de infiltração do tipo Kostiakov, utilizando o programa CaboGest (Shahi­dian, 2002) desenvolvido com base na metodologia descrita por Elliot & Walker (1982). As equações obtidas estão apresen­tadas no Quadro 2.

Quadro_2 -Pares de pontos considerados e os respectivos valores obtidos (sendo lme lfas distâncias até ao primeiro e segundo ponto, e tme tfos tempos de avanço até esses pontos).

RESULTADOS E DISCUSSÃO Apesar de todos os parâmetros de geome­tria dos sulcos serem praticamente iguais e de se estar a utilizar uma única curva de avanço, verifica-se que o expoente ada equação aumenta com o comprimento de sulco considerado, lf,e com a distância até ao ponto do meio, lm. Por sua vez, o coefi­ciente ktem um comportamento inverso, diminuindo com o aumento do lme lf.A Figura 2 mostra claramente a evolução sis­temática da equação de infiltração com os pares de distâncias considerados. As curvas sugerem o aumento da infiltração acumula­da com o aumento das distâncias considera­das.

Figura 2Representação das equações de infiltração obtidas pelo método dos dois pontos, conside­rando comprimentos progressivamente crescentes de sulco ao longo de uma mesma curva de avan­ço.

A explicação deste fenómeno reside na relação linear existente entre o expoente a,e a velocidade do avanço até ao fim do sulco (Figura 3a). À medida que a frente do avan­ço percorre o sulco, a profundidade de escoamento diminui, assistindo-se à redução da velocidade média de avanço. Ou seja, por cada incremento de distância, são necessá­rios intervalos de tempo cada vez maiores para realizar o avanço. O método dos dois pontos interpreta isto como um aumento da infiltração por unidade de comprimento do sulco, e portanto quanto maiores forem os lme lfconsiderados, maior será a infiltração calculada. Como o expoente calculado a partir da relação Vf/Vm(Equação 2), este aumentará significativamente com o aumen­to dos comprimentos considerados.

Figura 3-a) Variação do coeficiente acom a velocidade do avanço até ao segundo ponto considerado (lf/tf). b) Influência da posição relativa do primeiro ponto considerado sobre o valor dos parâmetros da equação de infiltração, kem l min- am-1, e a.

Como uma parte do módulo parcelar infiltra no sulco, à medida que a frente do avanço vai percorrendo o sulco, a secção submersa vai diminuindo. De facto, se no primeiro metro dum sulco, a quase totali­dade do caudal aplicado estará à superfí­cie e portanto o coeficiente de armazena­mento superficial, y, será muito próximo da unidade, aos 200 m do sulco a secção será atravessada por apenas uma pequena fracção do caudal aplicado à cabeceira do sulco, e portanto o armazenamento super­ficial será pequeno.

Relativamente ao posicionamento exacto do primeiro ponto, lm, observa-se que a sua localização afecta significativamente os parâmetros da equação de infiltração deter­minados pelo método dos dois pontos (Figu­ra 3b e Quadro 3), embora o seu efeito seja menor do que o do comprimento total dosulco considerado. À medida que a posição do primeiro ponto se afasta do meio do sul­co, os valores de ke asofrem distorções cada vez maiores. O valor do adiminui ou aumenta, consoante o primeiro ponto se aproxima ou afasta da cabeceira, respecti­vamente.

Quadro 3-Efeito da localização do primeiro ponto, lmsobre o coeficiente e expoente da equação de Kostiakov.

CONCLUSÕES Embora os parâmetros da equação de infiltração sejam características do solo, os resultados obtidos indicam que não deixam de ser afectados pelos comprimentos consi­derados para a medição do avanço. Para um determinado sulco e rega, verifica-se que o expoente ada equação aumenta com o comprimento de sulco considerado, lf,e com a distância até ao ponto do meio, lm. Por sua vez, o coeficiente ktem um com­portamento inverso, diminuindo com o aumento do lme lf. Os resultados obtidos indicam claramente o aumento da infiltração acumulada com o aumento das distâncias consideradas.

Assim, e por forma a que haja uma uni­formidade de critérios, recomenda-se que o primeiro ponto, lm, esteja o mais próximo da meia distância entre a cabeceira e o segundo ponto, lf.

No método dos dois pontos o expoente ada equação de infiltração é determinado em função das relações entre os volumes infil­trados ao fim e ao meio do sulco e dos tem­pos até ao fim e meio do sulco, pelo que, o seu valor é muito sensível às alterações na relação tm/tf. À medida que a duração do avanço nas duas metades do sulco se apro­ximam, o valor do expoente diminui, apro­ximando- se do zero. Deste modo, em solos com grande infiltrabilidade, onde a veloci­dade de escoamento diminui bastante ao longo do sulco, o valor do aserá elevado, enquanto que em solos com baixa infiltrabi­lidade, a velocidade de escoamento será semelhante ao longo de todo o sulco, obten­do-se um areduzido.

Se a duração do avan­ço na primeira metade do sulco for superior ao da segunda metade, o expoente apresen­tará um valor negativo, o que não acontece­rá sob condições normais.


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