Tudo o que temos a fazer [...] é colocar nosso jeito de viver dentro dos meios ecológicos conhecidos. (Marcus Eduardo de Oliveira)
ISSN 1678-0701 · Volume XX, Número 78 · Março-Maio/2022
Início Cadastre-se! Procurar Área de autores Contato Apresentação(4) Normas de Publicação(1) Artigos(7) Notícias(5) Dicas e Curiosidades(1) Reflexão(1) Para sensibilizar(1) Dinâmicas e recursos pedagógicos(1) Arte e ambiente(1) Divulgação de Eventos(1) Sugestões bibliográficas(1) Educação(1) Ações e projetos inspiradores(2) Do Linear ao Complexo(3) A Natureza Inspira(1) Relatos de Experiências(11)   |  Números  
Relatos de Experiências
15/03/2022 (Nº 78) QUANTIFICAÇÃO DA ÁGUA INFILTRADA NO SOLO APLICADA AO PLANEJAMENTO DA REDE DE DRENAGEM, ESTUDO DO LOTEAMENTO PARQUE DO LAGO, CAMPO MOURÃO, PARANÁ.
Link permanente: http://revistaea.org/artigo.php?idartigo=4275 
  

QUANTIFICAÇÃO DA ÁGUA INFILTRADA NO SOLO APLICADA AO PLANEJAMENTO DA REDE DE DRENAGEM, ESTUDO DO LOTEAMENTO PARQUE DO LAGO, CAMPO MOURÃO, PARANÁ.



Fernando Henrique Villwock1, Lidiana Candida Rodrigues2, Geovanna Pasuch Hauenstein3, Jefferson de Queiroz Crispim4 e José Antônio da Rocha5



1 Doutorando em Geografia, Programa Pós Graduação em Geografia, UEM;

2 Graduação em Engenharia de Produção Agroindustrial, UNESPAR–Campo Mourão;

3 Graduação em Engenharia Química, UNAERP –Campus Ribeirão Preto;

4 Professor Doutor colegiado de Geografia, UNESPAR –Campo Mourão;

5 Professor Mestre colegiado de Geografia, UNESPAR –Campo Mourão;

lidiana012@gmail.com



Resumo: A infiltração do solo compreende o processo pelo qual a água atravessa a superfície do solo, sendo que o conhecimento desta variável é de grande importância para o planejamento urbano e o adequado manejo do solo urbano. Nesta perspectiva, a presente pesquisa tem por objetivo mensurar a quantidade de água infiltrada no Loteamento residencial Parque do Lago, visando quantificar a capacidade de infiltração da água no solo da área de estudo e demonstrar a comunidade que num processo de educação ambiental e possível melhorar a qualidade da drenagem. Para quantificação da água no solo, foi utilizada a técnica dos anéis concêntricos, a qual compreende dois anéis metálicos, o externo com 50 centímetros e o interno com 25 centímetros, ambos são cravados no solo e em seu interior é adicionado água. Posteriormente, é realizada a leitura do nível da água em tempo determinado previamente. Os dados coletados, são processados por meio do Software Libre Office 6.0, no qual foram produzidos os gráficos, que auxiliaram na análise e inferência dos resultados. Os resultados apontam que a capacidade de infiltração na área de estudo precisa de atenção, tendo em vista que o solo tem capacidade de infiltração é de 60 mm, decaindo em 60 minutos de precipitação. A partir disso, se conclui que é imprescindível a disposição de sistemas que visam à infiltração da água na alta e média vertente, evitando o sobre carregamento do sistema de drenagem do loteamento.

Palavra-chave: Planejamento. Solo. Drenagem



Abstract: Soil infiltration comprises the process by which water crosses the surface of the soil, and the knowledge of this variable is of great importance for urban planning and the proper management of urban soil. In this perspective, this research aims to measure the amount of water infiltrated in the Parque do Lago residential subdivision, aiming to quantify the water infiltration capacity in the soil of the study area. For the quantification of water in the soil, the concentric ring technique was used, which comprises two metallic rings, the external one with 50 centimeters and the internal one with 25 centimeters, both are set in the soil and water is added inside. Subsequently, the water level is read at a previously determined time. The collected data are processed using the Libre Office 6.0 Software, in which the graphics were produced, which helped in the analysis and inference of the results. The results indicate that the infiltration capacity in the study area needs attention, considering that the soil has an infiltration capacity of 60 mm, decreasing in 60 minutes of precipitation. From this, it is concluded that it is essential to have systems that aim at the infiltration of water in the high and medium slopes, avoiding overloading the allotment drainage system.

Keyword: Planning. Soil. Drain



Introdução

De acordo com Brandão et al. (2006) a infiltração compreende o processo pelo qual a água atravessa a superfície do solo, apresentando grande importância, pois afeta diretamente o escoamento superficial. Sendo o escoamento superficial, o componente do ciclo hidrológico responsável pelos processos de erosão e inundações.

A taxa de infiltração está diretamente ligada à textura do solo e a utilização da área (ALVES SOBRINHO et al., 2013). Nesta perspectiva, Pruski et al. (1997) indica que a determinação da taxa de água infiltrada no solo é realizada com o objetivo de representar as condições do solo.

[...] a velocidade de infiltração é um dos fatores que mais influência o escoamento superficial e fornece subsídios para o dimensionamento de reservatórios, estrutura de controle de erosão, sistemas de irrigação e drenagem, bem como para seu dimensionamento (LIMA, 2009).

O movimento da água no perfil de solo ocorre no sentido vertical, quando seco a capacidade de movimentação da água no solo é elevada, reduzindo conforme o nível de saturação se eleva, quando o solo está saturado, o nível de infiltração chega a um nível mínimo, nesse momento o excedente de água passa a escoar pela superfície. De acordo com Brandão et al. (2006) após cessada a infiltração, a camada superior satura atinge um alto teor de umidade, enquanto as camadas inferiores apresentam-se ainda com “baixos” teores de umidade.

Guerra (2000) destaca que a determinação da taxa de infiltração é de extrema importância, pois auxilia na política de proteção e conservação do solo e da água, além de auxiliar no planejamento de sistemas de irrigação e drenagem. A taxa de infiltração da água no solo possui ampla variação, no início do processo de infiltração, a taxa apresentada é alta. Sendo que a taxa tende a decrescer com o tempo, aproximando-se de um valor constante, denominado taxa de infiltração estável considerando um determinado período de chuva (CASTRO et al., 2010).

De acordo com Peixoto (2011), durante um evento de precipitação a água que chega ao solo é infiltrada até que a superfície fique saturada, a partir desse instante inicia-se o processo de escoamento superficial. Segundo Calheiros et al. (2009) uma inadequada definição da velocidade de infiltração, possui efeitos negativos, pois ocasiona falhas no dimensionamento de projetos, diminuindo a eficiência da drenagem, ocasionando impactos ambientais.

A presente pesquisa tem como objetivo mensurar a velocidade que a água infiltra no solo, sendo que estes apresentam diferentes utilizações e condições de preservação, a pesquisa foi realizada na cidade de Campo Mourão, Paraná, onde foi selecionado um ponto de coleta de dados. Nesta perspectiva a pesquisa se justifica pela importância de conhecer a quantidade de água infiltrada no solo, visando o planejamento das redes de drenagem de forma eficiente.

Infiltração de água no solo

O solo é composto por uma mistura de partículas, de origem mineral e orgânica, além da presença de ar e água. A quantidade de água presente no solo e a capacidade de drenagem estão diretamente ligadas às características, como textura, porosidade, estrutura, densidade, além do manejo de solo aplicado ao solo.

O processo de infiltração de água no solo é conhecido a muito, de acordo com Coelho Netto (1994) a primeira conceituação foi realizada por Horton, na qual descrevia o processo de absorção da água pelo solo.

O conhecimento do movimento de água no solo é de grande importância para o homem. Além disso, a gestão eficiente dos recursos hídricos exige um maior controle da infiltração, que, por sua vez, ajuda a resolver problemas que vão de inundações, poluição das águas superficiais e do solo e até ineficientes sistemas de irrigação, drenagem e manejo de solo e da água (JOSÉ et al., 2013).

Durante um período de precipitação, a água pode tomar dois caminhos ao chegar à superfície. Em primeiro momento a água se infiltra no solo, por meio do processo de percolação.

A água chega no solo através da chuva, infiltra, preenche a capacidade de armazenamento no solo, é conduzida pelo solo para camadas mais profundas e alimenta o lençol freático e aquíferos (REINERT e REICHERT, 2006).

Com o decorrer do processo de tempo o solo se satura nesse momento a água passa a escoar superficialmente.

Um solo saturado apresenta toda sua porosidade cheia de água, que após drenado em condições naturais, os macroporos são drenados e os microporos ficam preenchidos com água. Neste estado o movimento descendente é pequeno e tradicionalmente considera-se que o solo apresenta a sua máxima capacidade de armazenamento de água (REINERT e REICHERT, 2006).

Molinari e Vieira (2004) destacam que a água infiltrada no solo durante os períodos de precipitação, presente nos espaços vazios do solo, se torna disponível para a absorção pelas plantas, além de parte da mesma retornar para a atmosfera por meio da evapotranspiração.

De acordo com Fagundes et al. (2015) conhecer a taxa de infiltração da água no solo é de grande importância. O valor de infiltração influi diretamente nas técnicas de conservação do solo, apontando caminhos para o planejamento, além de delinear sistemas de irrigação e drenagem, bem como reter parte da água.

Desta forma, percebe-se que o solo possui uma capacidade limite de absorção de água, ou seja, nem toda água da chuva consegue penetrar no solo. No entanto, enquanto a intensidade da precipitação é menor que a capacidade de infiltração calculada, toda chuva infiltra (SILVEIRA et al, 1993 apud MOLINARI e VIEIRA, 2004).

Uma vez que de acordo com Molinari e Vieira (2004), a água ao atingir a superfície, água pode correr pela superfície ou infiltrar no solo. No decorrer do processo de infiltração, a velocidade é alta, no entanto, em decorrência do tempo de duração e intensidade da chuva, a água deixa de infiltrar, ocasionando a formação de fluxo superficial. Nesse caso, pode provocar o surgimento de pequenas fendas, que com a intensificação do escoamento pode evoluir para um sulco, ravina ou voçoroca.



Área de estudo e metodologia

O loteamento Residencial Parque do Lago, localizado na porção sudeste da cidade de Campo Mourão (Figura 1), o loteamento tem uma área de 362.477 m², onde foram selecionados quatro pontos para mensuração da quantidade da água infiltrada no solo. A escolha dos pontos de coleta ocorreu por meio do software Google Earth, a seleção considerou os terrenos sem construções.

Figura 1: Localização do loteamento Residencial Parque do Lago, cidade de Campo Mourão, Paraná.

Organizado pelos autores

O município em estudo pertence à mesorregião Centro Ocidental Paranaense, de acordo com a classificação de Köppen a região apresenta clima subtropical úmido mesotérmico, caracterizadas por verões frescos e geadas frequentes, com tendência de concentração das chuvas nos meses de verão, sem estação seca definida, sendo que os índices pluviométricos apresentam-se em média entre 1.400 mm e 1.500 mm por ano.

A vegetação é composta por Floresta Ombrófila Mista e Estacional Semidecidual, com a presença de áreas de cerrado (RODERJAN et al., 2002). O relevo de acordo com Massoquim et al. (2011) pode ser enquadrado em sua maior parte como suave ondulado, com a presença de platôs nas partes mais altas e vertentes suaves em direção ao fundo do vale.

O solo da região Norte é predominante classificado como Nitossolo, ou seja, solo originado da decomposição das rochas basálticas e que são conhecidos por sua cor avermelhada, grande profundidade, pela porosidade, entre outros fatores (YOKOO, 2009).

Para quantificação da quantidade de água infiltrada no solo, foi utilizado o método dos anéis concêntricos. O procedimento é descrito por Paiva e Paiva (2003), consisti na utilização de dois cilindros metálicos, o cilindro interior possui diâmetro de 25 cm, enquanto o cilindro externo possui 50 cm de diâmetro. Ambos os cilindros possuem 30 cm de altura.

O primeiro passo consiste na limpeza do local a ser realizado o procedimento, em seguida, os cilindros foram cravados no solo com o auxílio de uma marreta a uma profundidade de 15 cm, tendo-se inserido o cilindro menor no interior do cilindro maior. Posteriormente se adicionou a água nos dois anéis.

O cilindro externo tem como função eliminar a infiltração lateral, enquanto o cilindro interno tem como função medir a infiltração vertical. A leitura do nível da água no cilindro interior ocorre em períodos de tempo determinados, a altura da lâmina de água colocada no cilindro interior é medida com o auxílio de uma régua graduada colocada na parte interna do cilindro menor.

Os dados da leitura são inseridos e analisados no Software Libre Office, onde foram produzidos os gráficos, demonstrando em qual momento a água passa a escoar superficialmente.



Taxa de infiltração no Residencial Parque do Lago

A partir da realização do experimento no Residencial Parque do Lago, foi possível a determinação da taxa de infiltração para o local. A ocupação da área para conversão em área urbana é recente, sendo que o processo teve início no segundo semestre do ano de 2017. O loteamento apresenta a infraestrutura básica (pavimentação asfáltica, energia elétrica, iluminação pública, rede de água e esgoto), no entanto as residências estão em fase de construção, sendo que muitos terrenos ainda se encontram desocupados (Figura 2).

Na Figura 3, se apresenta o gráfico representando os valores da infiltração, nele são apresentados os valores da velocidade de infiltração e infiltração acumulada. As variações nos valores da taxa de infiltração apresentaram variação de 30 mm ao longo do procedimento, o valor máximo de infiltração foi de 75 mm, registrado no período de tempo inicial (0 a 8 minutos). O valor mínimo foi de 45 mm, obtido aos 16 minutos.

Quanto à capacidade de infiltração, percebe-se que o solo possui capacidade de infiltrar uma taxa mediana de 60 mm por hora, no entanto essa taxa se mantém por aproximadamente 60 minutos, depois desse período a água passa a escoar superficialmente. Se comparada com áreas que possuem manejo adequado dos solos, o valor referido para a infiltração é muito baixa, em decorrência da compactação sofrida pela área.

Figura 2: a) preenchimento do infiltrômetro de anéis concêntricos com água; b) vista do loteamento; c) preenchimento do infiltrômetro de anéis concêntricos com água; d) local de coleta dos dados de infiltração.

Organizado pelos autores



Figura 3: Gráfico representando a infiltração no Residencial Parque do Lago

Organizado pelos autores



Considerações finais

Ainda se destaca a importância do procedimento no planejamento urbano. A partir disso, se conclui que a infiltração na área de estudo é reduzida, se comparada com áreas atendidas por manejo adequado dos solos. A infiltração reduzida é fruto da alta compactação do solo, sendo que a falta de vegetação, propicia tal cenário, podendo ocasionar em períodos de chuva intensa, o carreamento do solo para os corpos hídricos.

Diante do exposto é de suma importância se adotar sistemas que visam à infiltração da água ao longo da vertente, evitando o sobrecarregar o sistema de drenagem do loteamento.



AGRADECIMENTOS

O presente trabalho foi realizado com apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES) - Código de Financiamento 001.



Bibliografia

ALVES, M.C.; CABENA, M.S.V. Infiltração de água em um Podzólico Vermelho-Escuro sob dois métodos de preparo, usando-se chuva simulada com duas intensidades. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, v.23, p.753-761, 1999.

BRANDÃO, V. S.; CECÍLIO, R. A.; PRUSKI, F. F.; SILVA, D. D. Infiltração de água no solo. Editora UFV, Viçosa, 2006. 120p.

CALHEIROS, C. B. M. et al. Definição da taxa de infiltração para dimensionamento de sistemas de irrigação por aspersão. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, Campina Grande, v. 13, n. 6, p. 665-670, 2009.

CASTRO, O. M.; VIEIRA, S. R.; SIQUEIRA, G. M. Atributos físico-hídricos de um Latossolo Vermelho eutroférrico sob diferentes sistemas de manejo. Bragantina, Campinas, v. 69, n. 2, p. 433-443, 2010.

COELHO NETTO, Ana L. Hidrologia de Encosta na Interface com a Geomorfologia. In: Guerra, Antônio J.T.; Cunha, Sandra B. Geomorfologia: uma atualização de bases e conceitos. Rio de Janeiro: Bertrand Brasil, 1994.

EMBRAPA. Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. Sistema brasileiro de classificação de solos. Brasília: EMBRAPA - CNPS/EMBRAPA - SPI, 1999. 412p.

FIORIN, T. T. Estimativa da infiltração de água no solo a partir de pedofunções. Tese (doutorado). Universidade Federal de Santa Maria, Programa de Pós-graduação em ciência do solo, Santa Maria, RS, 2008.

JOSÉ, J. V.; et al. Determinação da velocidade de infiltração básica de água em dois solos do noroeste do Estado do Paraná. Revista em Agronegócios e Meio Ambiente, v.6, n.1, p. 155-170, jan./abr. 2013.

LIMA, V. C. G. R. Análise experimental e numérica de trincheiras de infiltração em meio saturado. 2009. 176f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Hidráulica e Saneamento) – Universidade de São Paulo, Programa de Pós-Graduação em Hidráulica e Saneamento da Escola de Engenharia de São Carlos, 2009.

MASSOQUIM, N. G.; AZEVEDO, T. R.; SANTOS, A. M. Campo Mourão: estudo da paisagem em áreas conflitivas no entorno do Lago Azul. Anais... do Encontro de Geógrafos da América Latina, 2011.

MOLINARI, D. C.; VIEIRA, A. F. G. Considerações preliminares sobre a capacidade de infiltração de água no solo no Distrito Industrial II Manaus (AM). Anais… V Simpósio Nacional de Geomorfologia, UFMS, RS, 2004.

NUNES, J. A. S. et al. Velocidade de infiltração pelo método do infiltrômetro de anéis concêntricos em latossolo vermelho de cerrado. ENCICLOPÉDIA BIOSFERA, Centro Científico Conhecer, Goiânia, v.8, n.15; p. 2012.

PAIVA, J. B. D.; PAIVA, E. M. C. D. Hidrologia Aplicada à gestão de pequenas bacias hidrográficas. Porto Alegre: ABRH, 2003.

PEIXOTO, V. C. Análise paramétrica e dimensionamento de poços de infiltração para fins de drenagem urbana. São Carlos, 2011.

REINERT, D. J.; REICHERT, J. M. Propriedades físicas do solo. Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2006.

RODERJAN, C. V.; GALVÃO, F.; KUNIYOSHI, Y. S. & HATSCHBACH, G. G. As unidades fitogeográficas do Estado do Paraná. Ciência e Ambiente, v. 24, n. 1, p. 75-42, 2002.

SALES, L.E.O.; Ferreira, M.M.; Silva, M.O; Curi, N. Estimativa da taxa de infiltração básica do solo. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v.34, n.11, p.2091-2095, 1999.

SANTOS, R.F. Planejamento Ambiental: Teoria e Prática. Editora Oficina de Textos. São Paulo, 2004.

SILVA, L.C.; KATO, E. Avaliação de modelos para a previsão da infiltração de água em solos sob cerrado. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v.33, n.7, p.1149-1158, 1998.

SOBRINHO, T. A.; et al. Infiltração de água no solo em sistemas de plantio direto e convencional. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental. Vol.7 no.2 Campina Grande, May/Aug. 2003.

YOKOO, E. N. Processo da dinâmica das frentes de ocupação territorial e da paisagem agrária na mesorregião centro-ocidental paranaense. Anais... IV Encontro de Produção Científica e tecnológica, 2009.



Ilustrações: Silvana Santos