PONTIFCIA UNIVERSIDADE CATLICA DO PARAN

ESCOLA DE CINCIAS AGRRIAS E MEDICINA VETERINRIA

CURSO DE AGRONOMIA

IBRAIN ALVES PIRES

A GUA E O CICLO HIDROLGICO

CURITIBA

2014

IBRAIN ALVES PIRES

A GUA E O CICLO HIDROLGICO

Trabalho apresentado disciplina Manejo

e Conservao do Solo e da gua do

Curso de Graduao em Agronomia da

Pontifcia Universidade Catlica do

Paran.

Prof. Carlos Augusto Petersen Parchen

CURITIBA

2014

SUMRIO

INTRODUO ............................................................................................................ 1

2. O CICLO HIDROLGICO ....................................................................................... 2

2.1 Como Ocorre ......................................................................................................... 2

3. PRECIPITAO ...................................................................................................... 2

3.1 Mecanismo de Ao ............................................................................................. 3

4. INFILTRAO ......................................................................................................... 4

5. ESCOAMENTO SUPERFICIAL .............................................................................. 5

6. EVAPOTRANSPIRAO ........................................................................................ 5

6.1 Tipos de evapotranspirao .................................................................................. 6

6.2 Determinao da evapotranspirao. .................................................................... 7

CONSIDERAES FINAIS ........................................................................................ 8

REFERENCIAS ........................................................................................................... 9

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INTRODUO

A gua um elemento essencial a vida de qualquer ser vivo, est presente

em todo o dia-a-dia de diferentes formas e estados fsicos. Para isso ela est se

renovando constantemente entre a superfcie e a atmosfera atravs do ciclo

hidrolgico. No momento em que ela est na superfcie terrestre ela est mantendo

a umidade do solo, vinda da atmosfera pela precipitao. Mas esse processo pode

trazer riscos aos solos, principalmente aos agrcolas, causando perdas da camada

superficial atravs do processo de eroso.

Vrios fatores determinam a perda de solo por eroso hdrica, os principais

so a erosividade (chuva), a erodibilidade (caractersticas intrnsecas do solo), a

topografia, o uso e manejo, e as prticas conservacionistas. Dentre estes, a

erosividade das chuvas um dos mais importantes, pois o impacto das gotas de

chuva sobre o solo causam a desagregao de partculas e o selamento superficial,

reduzindo a taxa de infiltrao de gua e aumentando o escoamento superficial. As

variaes climticas so uns dos principais fatores que influenciam na capacidade

das chuvas em causar eroso. Portanto, informaes mais seguras permitem

definir as tcnicas de manejo e as prticas conservacionistas mais adequadas

para cada regio (BAZZANO et al., 2007).

No Paran, o principal problema relativo aos recursos naturais a eroso

hdrica, apesar dos esforos feitos para control-la os resultados so assustadores.

Estudos de 1994apontaram uma perde de 15 a ton / ha / ano em reas de solo em

reas mecanizadas. THOMAZ & ANTONELI (2005) em reas com cultivo de erva-

mate em Guarapuava PR constataram perdas de solo que variam de 5,39 a 16,9

ton / ha / ano sobre diferentes situaes de manejo do solo.

O presente trabalho tem por objetivo descrever a gua e seu ciclo com as

influencias que exerce no solo e o desenvolver da eroso.

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2. O CICLO HIDROLGICO

A gua est em constante movimento e sujeita a transformaes, assim

sustentando a vida em nosso planeta, movimento que consiste nas chuvas,

escoamento pelos rios, umidade presente nos solos, dentre diversas outras

maneiras, que se define como ciclo hidrolgico. Este ciclo e o conceito central da

hidrologia e compreende os fenmenos naturais ocorridos com a gua de circulao

fechada entre a superfcie terrestre e a atmosfera, associada com fenmenos

naturais.

2.1 Como Ocorre

O ciclo hidrolgico est em um movimento permanente formando um circuito,

que impulsionado fundamentalmente pela energia solar que faz o aquecimento do

ar, do solo e da gua superficial, causando a evaporao da gua, vapor que ento

transportado pelas massas de ar, at condensar na atmosfera formando nuvens e

atravs da gravidade precipitar na forma de chuva. Ento na superfcie terrestre a

gua ir infiltrar no solo de acordo com a sua cobertura vegetal, altitude, topografia,

porosidade e tipo de solo que determinam a taxa de infiltrao, gua que ficar

retida umedecendo o solo ou ir infiltrar criando um fluxo subterrneo alimentando

os aquferos. J a gua que no infiltra, escoada superficialmente at atingir um

curso, sendo este fator o principal causador da eroso dos solos, formando crregos

e rios que desembocam nos oceano, que esto constantemente evaporando dando

continuao ao ciclo da gua.

3. PRECIPITAO

A gua que cai nos solos o principal agente causador da eroso, que pode

atingir diferentes escalas dependendo das condies de cada solo, tornando-se

cada vez pior quando o solo estiver exposto, sem a presena de nenhuma cobertura

vegetal, fazendo com que as chuvas incidam diretamente sobre a superfcie do

terreno. A gota da chuva o princpio de um processo que desencadeia a eroso,

isso se deve a alta energia cintica presente nela, que pode depender da altitude, e

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da fora dos ventos, que faro com que a gua acumule mais energia sob regies

mais baixas ou na presena de ventos fortes, possuindo ento maior erosividade.

3.1 Mecanismo de Ao

A energia presente na gota da chuva, quando em contato com a superfcie

liberada causando um desagregamento das partculas do solo, fenmeno tambm

conhecido como splash, que o preparo das partculas que compe o solo para

serem transportados pelo escoamento superficial, atravs da ruptura dos agregados,

quebrando-os em tamanhos menores, ou atravs mesmo do salpicamento, que o

movimento imediato das partculas de solo com o impacto da chuva, ocasionando o

transporte dos agregados que vo preenchendo os poros da superfcie do solo

ocasionando a selamento superficial, diminuindo a porosidade e assim amentando o

escoamento superficial.

3.2 A erosividade das chuvas

A erosividade nada mais que o potencial que a chuva tem para causar a

eroso. influenciada pela forma, tamanho e distribuio das gotas. Estas, ao

carem esto suscetveis resistncia do ar, que determina a sua velocidade

terminal. A velocidade terminal das gotas e a durao da chuva estabelecem a

intensidade e a quantidade total de chuva. Como uma forma de energia, seus

dados so expressos em MJ mm ha-1 h-1 ano-1.

Segundo resultados obtidos por WALTRICK (2010) em 114 localidades do

Paran que possuam sries pluviomtricas completas durante o perodo de 1986 a

2008a cidade de Ampre, no sudoeste do Estado foi a que apresentou a mxima

erosividade mdia anual (12.581 MJ mm ha-1 h-1 ano-1) e Piraquara, na regio

metropolitana de Curitiba, a que apresentou a mnima erosividade mdia anual

(5.449 MJ mm ha-1 h-1 ano-1). Isto demonstra a grande variao da erosividade

dentre as diferentes regies do Estado, implicando na adoo de prticas

conservacionistas e de diversas maneiras de uso e manejo do solo. Esta variao

tambm foi ao longo do ano quando se analisa as erosividades mensais. Na mdia

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de todas as localidades, a erosividade mais acentuada nos meses de janeiro,

outubro, fevereiro e dezembro, nesta ordem decrescente, e tem seu potencial

erosivo reduzido nos meses de julho e agosto WALTRICK (2010).

4. INFILTRAO

A infiltrao consiste no processo em que a gua atravessa a superfcie do

solo contribuindo para o seu armazenamento no espao poroso. A capacidade de

armazenamento da gua no solo depende das propriedades deste, principalmente

de sua porosidade e compactao, em que no ideal se deve ter 50% de espao

poroso, constitudo de gua e ar. Do ponto de vista agronmico, deve-se ter poros

mdios, no to grandes pelo fato de escoarem a gua com facilidade, mas tambm

no to pequenos, pois estes retm a gua com muita fora, exigindo maior tenso

das plantas para a sua absoro.

Entende-se por capacidade de infiltrao a quantidade mxima de gua que

pode infiltrar no solo em dado intervalo de tempo. Quando a chuva atinge o solo com

intensidade menor que a capacidade de infiltrao, a gua penetra por completo no

solo, diminuindo a capacidade de infiltrao. No caso da precipitao persistir, a

partir de um tempo a taxa de infiltrao se iguala com a capacidade de infiltrao,

decrescendo com o tempo at tender a um valor constante, definido como a

condutividade hidrulica do solo saturado (Ks).

No momento de uma tempestade, o espao poroso do solo preenche-se de

gua, e as foras de capilaridade decrescem, decaindo as taxas de infiltrao,

tornando o solo saturado, impedindo-o de absorver gua. Processo que depende

tambm da umidade anterior do solo, se a chuva comear com uma umidade pr-

existente, a tendncia que o solo se sature mais rapidamente, diminuindo a

infiltrao.

O processo de infiltrao varia no decorrer do ano, de acordo com

caractersticas do clima e tipo de solo, essa variao pode ser ainda maior

dependendo da forma de uso deste solo, que com a movimentao de mquinas ou

at mesmo do gado, surja a compactao, diminuindo o espao poroso, dificultando

assim a infiltrao.

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O uso e manejo do solo so variveis que podem que influenciam diretamente

na taxa de infiltrao de um solo, em estudos realizados por Reed (1979) em solos

argilosos no sul da Inglaterra demonstrou que a capacidade de armazenamento na

microtopografia da superfcie do terreno antes do cultivo de 5 a 7mm vai para 3mm

depois das operaes com as mquinas agrcolas, afetando assim o processo de

infiltrao, atuando na formao de poas e gerao de runoff, que o inicio do

fluxo da gua.

5. ESCOAMENTO SUPERFICIAL

Entende-se por escoamento superficial, o instante em que a intensidade de

precipitao torna-se maior do que a taxa de infiltrao da gua no solo, ou quando

a capacidade de reteno de gua pela superfcie do terreno tiver sido ultrapassada.

A primeira parcela deste escoamento superficial destinada ao preenchimento do

armazenamento superficial, comeando a escoa realmente a partir do momento em

que esta capacidade de armazenamento excedida.

Associado com o escoamento ocorre o desprendimento de partculas de solo,

que iro sofrer deposio apenas quando sua velocidade for reduzida. Juntamente

com estas partculas do solo em suspenso, so tambm transportados nutrientes,

matria orgnica, sementes e agroqumicos que alm de causarem prejuzos a

produo agropecuria, iro poluir os cursos de gua. (Griebeler et al., 2001).

6. EVAPOTRANSPIRAO

O processo de evapotranspirao consiste no retorno da gua precipitada

para a atmosfera, fechando o ciclo hidrolgico. Compe-se de da evaporao, que

o processo de transformao de vapor atravs de superfcies lquidas, como

reservatrios, lagos, rios, poas, gotas de orvalho ou at mesmo a gua que est

armazenada no solo. Tambm faz parte deste processo a transpirao da planta,

resultado de processos fisiolgicos dos vegetais que absorvem a gua do solo e a

eliminam pelos estmatos atravs das diferenas de potencial matricial.

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As molculas de gua no estado lquido esto fortemente unidas por foras

de atrao intermolecular, enquanto no vapor estas molculas esto afastadas e a

fora intermolecular muito menor. Portanto na evaporao em que ocorre essa

separao entre as molculas, havendo trabalho em sentido contrrio ao da fora

intermolecular, exigindo grandes quantidades de energia. Denomina-se calor latente

de evaporao a quantidade de energia que uma molcula de gua liquida precisa

para romper sua superfcie e evaporar. Essa energia ser disponibilizada pela

radiao solar.

6.1 Tipos de evapotranspirao

Alm da energia disponibilizada influenciar no processo de evapotranspirao

h tambm a interferncia da cobertura vegetal, sendo esta a evapotranspirao

potencial, que a quantidade de gua evapotranspirada em determinada unidade de

rea e tempo (mm/dia) por uma cultura verde que cubra totalmente o solo, de altura

uniforme e sem deficincia de gua.

Devido a diferenas entre as perdas de gua pelas plantas e entre seus

estdios de desenvolvimento, definiu-se a evapotranspirao mxima de uma

cultura (ETm = Kc.ET0), que est relacionada evapotranspirao potencial de

referencia (ET0) e atravs de um coeficiente de cultura (Kc), sendo este

determinado experimentalmente para diversas culturas, em diferentes estdios de

desenvolvimento. Portanto, a evapotranspirao mxima representa a mxima perda

de gua que uma cultura sofre, em cada estdio de desenvolvimento, quando no

h restrio de gua no solo.

A evapotranspirao real ou atual a que esta ocorrendo realmente, havendo

gua disponvel no solo e se o fluxo de gua na planta atender a demanda

atmosfrica, a evapotranspirao real ser igual a evapotranspirao potencial, mas

se houver restrio de gua no solo no atendendo a demanda atmosfrica, esta

ser menor que a evapotranspirao potencial, portanto, a evapotranspirao real

sempre igual ou inferior evapotranspirao potencial.

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6.2 Determinao da evapotranspirao.

Como a diferena entre a evapotranspirao potencial e a real est

apenas na restrio da gua do solo, os mtodos diretos de medida so os mesmos

para ambas. Existem dois mtodos principais de medio de evapotranspirao: os

lismetros ou evapotranspirmetros e as medies micrometeorolgicas.

Os lismetros so tanques enterrados abertos na parte superior, que so

preenchidos com o solo e a vegetao caractersticos dos quais se deseja medir a

evapotranspirao. O solo recebe a precipitao e drenado para o fundo do

aparelho onde a gua coletada e medida. O depsito pesado diariamente, assim

como a chuva e os volumes escoados de forma superficial e que saem por orifcios

no fundo do lismetro. A evapotranspirao calculada por balano hdrico entre

dois dias subsequentes, subtraindo-se da chuva (medida em um pluvimetro) o

escoamento superficial, o escoamento subterrneo (medido no fundo do tanque) e a

variao do volume de gua (medido pelo peso).

No mtodo por medidas micrometeorolgicas mede-se variveis velocidade

do vento e umidade relativa do ar em alta freqncia. Prximo superfcie a

velocidade do vento paralela superfcie, o que significa que o movimento mdio

na vertical zero. Entretanto, a turbulncia do ar em movimento causa flutuaes na

velocidade vertical, que na mdia permanece zero, mas apresenta momentos de

fluxo ascendente e descendente alternados.

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CONSIDERAES FINAIS

De maneira geral, a chuva o principal agente causador da eroso dos solos,

pela alta energia cintica presente em suas gotas, causando a desestruturao das

partculas do solo e translocando-as junto com o fluxo de gua. de fundamental

importncia o manejo e conservao dos solos para impedir estas perdas,

principalmente mantendo a cobertura sobre o solo evitando o impacto das gotas

dgua e evitar que esta gua escoe construindo barragens de reteno. So

mtodos de impedir a eroso que propiciam o aumento da infiltrao, a conservao

dos solos, a proteo dos mananciais e propiciam mais lucro ao produtor rural.

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REFERENCIAS

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e aplicaes. Rio de Janeiro: Bertrand Brasil, 1999, 339p.

PRUSKI, F. F. Conservao do solo e da gua: Prticas mecnicas para o

controle de eroso hdrica. Viosa: Ed. UFV, 2009, 279p.

GRIEBELER, N. P.; PRUSKI,F.F.; MARTINS JNIOR, D. & SILVA, D.D.

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superficial. Revista Brasileira de Cincia do Solo, Viosa, v.25, p.411-417, 2001.

PANACHUKI, E. Infiltrao de gua no Solo e Eroso Hdrica, Sob Chuva

Simulada em Sistema de Integrao Agricultura-Pecuria. Dourados MS.

Universidade Federal de Mato Grosso Do Sul, 2003, 67p. (Dissertao de mestrado

em Agronomia).

REICHARD, K. A gua em Sistemas Agrcolas). So Paulo SP, Editora

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KLAR, A. E. A gua no Sistema Solo-Planta-Atmosfera. So Paulo SP,

Editora Nobel, 1988, 408p.

BAZZANO, M. G. P.; ELTZ, F. L. F.; CASSOL, E. A. Erosividade, coeficiente

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THOMAZ, E. L.; ANTONELI, E. EROSO E DEGRADAO DO SOLO EM

REA CULTIVADA COM ERVA-MATE (Ilex paraguariensis). Guarapuava PR,

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WALTRICK, P. C. Erosividade de Chuvas No Paran: Atualizao,

Influncia do El Nio e La Nia E Estimativa Para Cenrios Climticos

Futuros. Curitiba PR, Universidade Federal do Paran, 2010, 107p.