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Balanço de água no solo e sua avaliação através de sondas de nêutrons e tensiômetros Bibliografia recomendada.

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1 Balanço de água no solo e sua avaliação através de sondas de nêutrons e tensiômetros Bibliografia recomendada

2 Balanço de água no solo e sua avaliação através de sondas de nêutrons e tensiômetros Balanço hídrico: Contabilização das entradas e saídas de água em uma camada do solo (cultivado ou não) com objetivo de avaliar o comportamento hídrico (estático e dinâmico) do sistema. Importância: Básico para o manejo do solo e da água em sistemas agrícolas, visando a otimização da disponibilidade hídrica para as plantas e maximização da produtividade Algumas aplicações práticas na agricultura: Controle de irrigação: escolha do sistema, dimensionamento do sistema, quando e quanto irrigar Controle de sistemas de drenagem: escolha do sistema dimensionamento de canais Avaliação do efeito de técnicas de manejo do solo sobre a o comportamento e disponibilidade da água. Caracterização das plantas cultivadas quanto às exigências hídricas

3 Entradas: (+) - Precipitação (P) - Irrigação (I) - Enxurrada - a montante da área (+R) - Ascensão capilar - fluxo ascendente (+Q) (+Q) PI (+R) Saídas: (-) - Enxurrada - a jusante da área (-R) - Evaporação pelo solo (E) - Transpiração pela plantas (T) - *Evapotranspiração (ET) (determinada por diferença) - Drenagem - fluxo descendente (-Q) (-Q) (-R) T E A A Z=0 Z=L Componentes do Balanço no sistema A L = A F -A i

4 Avaliação dos componentes do balanço no solo: A L - variação do armazenamento de água no solo Q L - fluxos de drenagem e ascensão capilar Umidade do solo - Sondas de nêutrons Potencial da água - Tensiômetros Avaliação dos outros componentes do balanço: P e I - pluviômetros, pluviógrafos R - coletores de enxurrada E e T ou ET - difícil medida direta (por diferença) Parâmetros a serem avaliados (no solo)

5 A Z=0 Z=L Armazenamento de água no solo Z=0 Z=L x y z A = h a = z haha

6 Armazenamento de água em um perfil heterogêneo Z=0 Z=L haha z Variação do Armazenamento - ( A L ) A L = A F -A i

7 Sonda de Nêutrons N (taxa de contagem de nêutrons lentos) tubo de acesso detetor de nêutrons lentos e preamplificador fonte de nêutrons rápidos blindagem sistema eletrônico de contagem nível do solo (umidade do solo -cm 3 H 2 O/cm 3 solo) CR Contagem relativa de nêutrons lentos a+b.CR

8 Z=L A Z=0 A Z=L Avaliação da umidade ( e armazenamento (A) com a sonda de nêutrons

9 Exemplo de cálculo do armazenamento Calibração da sonda Z=0 Z= Z=30 Z=60 Z=90 z=300mm (30cm) Armazenamento inicial (t=0) Z=0 Z= Z=30 Z=60 Z=90 z=300mm (30cm) Armazenamento final (t=5dias) A = A f -A i = 370, ,3 = -53,1 mm

10 (+Q) (-Q) Z=0 Z=L Fluxos de drenagem e ascensão capilar Q = fluxo total de drenagem ou ascensão capilar no período t na profundidade L (volume/área) = (mm) q = densidade do fluxo na profundidade L (volume de água/área/tempo) = (mm/dia)

11 Fluxo saturado quação de Darcy - (1856) Fluxo não saturado quação de Darcy-Buckingham- (1907) Avaliação da densidade de fluxo (q) Parâmetros a serem determinados: Condutividade hidráulica do solo em L Gradiente de potencial hidráulico em L (Característica do solo que pode ser determinada no campo também com o auxílio da sonda de nêutrons) (Medido com o auxílio de tensiômetros)

12 Condutividade hidráulica do solo em L * Característica do solo previamente determinada (tema de outra aula) K( ) = condutividade hidráulica do solo na umidade K 0 = condutividade hidráulica do solo saturado = umidade do solo no momento da avaliação de K 0 = umidade do solo saturado Potencial da água no solo - g (gravitacional) posição no solo m (matricial) tensiômetros o (osmótico) membranas p (pressão) lâminas dágua Representa a diferença entre a energia livre da água no solo e a energia livre da água em uma situação de padrão (água livre em uma posição de referência) T= g + m + o + p

13 Medida do potencial da água no solo - Água retida na matriz do solo na profundidade z=L g = - L (menor potencial gravitacional) m <0 (medido com auxílio de um tensiômetro) Z=0 Z=L Referência =Água livre na superfície do solo g = 0 (máximo potencial gravitacional) m = 0 (máximo potencial mátrico)

14 Hg H2OH2O Cápsula porosa Nível do solo Profundidade de medida h Hg hchc h z m (?) m = -12,6.h Hg +h c +h z Tensiômetro

15 Energia por unidade de massa =E/m =gh (erg/g) Energia por unidade de volume =E/v= gh (d/cm 2 ) Energia por unidade de peso =E/mg=h (cm) Expressão do Potencial da água no solo Gradiente de potencial

16 Z=0 Z=L Gradiente de potencial hidráulico em L O fluxo (q) tem sentido contrário ao do gradiente * No balanço: fluxo ascendente = entrada de água no sistema= (+) fluxo descendente=perda de água no sistema = (-)

17 Exemplo de cálculo do gradiente de potencial h Hg =20cm h c =20 Z=90 Z=110 h c =20 h Hg =30cm Z=100 Questões: 1) qual é o sentido do fluxo? Drenagem ou ascensão capilar ? 2) qual a principal energia que comanda o fluxo: gravitacional ou matricial ?

18 Exemplo de cálculo da densidade de fluxo (q) h Hg =20cm h c =20 Z=90 Z=110 h c =20 h Hg =30cm Z=100 q Para CR=0,5 =0,32

19 Outros componentes do balanço P R VaVa xy Enxurrada (R) Precipitação pluvial (P) VaVa A

20 Exercício: Calcular o balanço hídrico na camada de 0-100cm para o período de 10 dias, compreendidos entre as duas datas indicadas abaixo, no qual foram registrados os seguintes dados: P=50mm; I=40mm; R=-5mm Data 1: (0-20) =0,30 (20-40) =0,35 (40-60) =0,40 (60-80) =0,40 (80-100) =0,45 Condutividade hidráulica do solo(mm/dia) à 100cm: Data 2: (0-20) =0,35 (20-40) =0,40 (40-60) =0,45 (60-80) =0,45 (80-100) =0,40 P=50mm; I=40mm; R=-5mm (10 dias) A 1 = z (0,30+0,35+0,40+0,40+0,45)= 380mm A 2 = z (0,35+0,40+0,45+0,45+0,40)= 410mm A=30mm

21 (= fluxo de drenagem)

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