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Evaporação e Evapotranspiração
Hidrologia
• Conceito Geral
• Fatores que afetam a evapotranspiração
• Medição da evaporação
• Evaporação em lagos e reservatórios
• Estimativa da evapotranspiração – Medição
– Cálculo
Evapotranspiração
Evaporação (E) – Processo pelo qual se transfere água do solo
e das massas líquidas para a atmosfera. No caso da água no
planeta Terra ela ocorre nos oceanos, lagos, rios e solo.
Transpiração (T) – Processo de evaporação que ocorre através
da superfície das plantas. A taxa de transpiração é função dos
estômatos, da profundidade radicular e do tipo de vegetação.
Conceito Geral
umidade do ar
tipo de solo
temperatura
vento
radiação solar
Conceito Geral
Fatores que afetam a Evaporação (E)
A transpiração ocorre desde as
raízes até as folhas, pelo sistema
condutor, pelo estabelecimento de um
gradiente de potencial desde o solo
até o ar. Quanto mais seco estiver o ar
(menor Umidade Relativa), maior será
esse gradiente.
Processo de Transpiração no Sistema Solo Planta Atmosfera.
Definições
Processo de Transpiração no Sistema Solo Planta Atmosfera.
Definições
Evapotranspiração (ET)
Processo simultâneo de
transferência de água para a
atmosfera através da evaporação
(E) e da transpiração (T).
TEET
•Umidade do ar
•Temperatura do ar
•Velocidade do vento
•Radiação solar
•Tipo de solo
•Vegetação (transpiração)
Fatores que afetam
• Quanto maior a temperatura, maior a pressão de saturação do
vapor de água no ar, isto é, maior a capacidade do ar de receber
vapor.
Temperatura
A umidade relativa é a medida do conteúdo de vapor de água
do ar em relação ao conteúdo de vapor que o ar teria se estivesse
saturado. Assim, ar com umidade relativa de 100% está saturado
de vapor, e ar com umidade relativa de 0% está completamente
isento de vapor.
Umidade do Ar
sw
w.100UR
onde UR é a umidade relativa; w é a massa de vapor pela massa
de ar e ws é a massa de vapor por massa de ar no ponto de
saturação.
% em
• Ar mais seco – mais evaporação
• Ar mais úmido – menos evaporação
Umidade do Ar
• O vento renova o ar em contato com a superfície que está
evaporando (superfície da água; superfície do solo;
superfície da folha da planta).
• Com vento forte a turbulência é maior e a transferência
para regiões mais altas da atmosfera é mais rápida, e a
umidade próxima à superfície é menor, aumentando a taxa
de evaporação.
pouco vento muito vento
Vento
A quantidade de energia solar que atinge a Terra no topo da
atmosfera está na faixa das ondas curtas. Na atmosfera e na
superfície terrestre a radiação solar é refletida e sofre
transformações.
Radiação Solar
Parte da energia incidente é refletida pelo ar e pelas nuvens
(26%) e parte é absorvida pela poeira, pelo ar e pelas nuvens
(19%). Parte da energia que chega a superfícies é refletida de
volta para o espaço ainda sob a forma de ondas curtas (4% do
total de energia incidente no topo da atmosfera).
Radiação Solar
A energia absorvida pela terra e pelos oceanos contribui para
o aquecimento destas superfícies que emitem radiação de ondas
longas. Além disso, o aquecimento das superfícies contribuem
para o aquecimento do ar que está em contato, gerando o fluxo
de calor sensível (ar quente), e o fluxo de calor latente
(evaporação).
Finalmente, a energia absorvida pelo ar, pelas nuvens e a
energia dos fluxos de calor latente e sensível retorna ao espaço
na forma de radiação de onda longa, fechando o balanço de
energia.
Radiação Solar
• Solos arenosos úmidos tem evaporação maior
do que solos argilosos úmidos.
Solo
• Controla a transpiração
• Pode agir fechando os estômatos
• Busca a umidade de camadas profundas do
solo
Vegetação
• Tanque classe A
• Evaporímetro de Piché
Medição de evaporação
• O mais usado é o tanque classe A, que tem forma circular com
um diâmetro de 121 cm e profundidade de 25,5 cm. Construído
em aço ou ferro galvanizado, deve ser pintado na cor alumínio e
instalado numa plataforma de madeira a 15 cm da superfície do
solo. Deve permanecer com água variando entre 5,0 e 7,5 cm da
borda superior.
Tanque classe A
• O fator que relaciona a
evaporação de um
reservatório e do tanque
classe A oscila entre 0,6 e
0,8, sendo 0,7 o valor mais
utilizado.
Tanque classe A
Tanque "Classe A" – US Weather Bureau
Fonte : Sabesp
Tanque Classe A
Medindo a evaporação
Tanque classe A
O evaporímetro de Piché é constituído
por um tubo cilíndrico, de vidro, de
aproximadamente 30 cm de comprimento e
um centímetro de diâmetro, fechado na
parte superior e aberto na inferior. A
extremidade inferior é tapada, depois do
tubo estar cheio com água destilada, com um
disco de papel de feltro, de 3 cm de
diâmetro, que deve ser previamente
molhado com água. Este disco é fixo depois
com uma mola. A seguir, o tubo é preso por
intermédio de uma argola a um gancho
situado no interior do abrigo.
Evaporímetro de Piché
Evaporímetro de Piché
Medidas diretas:
Lisímetro: depósito enterrado, aberto na parte superior, contendo o
terreno que se quer estudar. O solo recebe a precipitação, e é drenado
para o fundo do aparelho onde a água é coletada e medida.
Medições de evapotranspiração
Medidas de umidade do solo:
medir sucessivamente a umidade e
estabelecer por o valor da
evapotranspiração.
Lisímetro
Lisímetro
• Evapotranspiração potencial : é a evaporação do
solo e a transpiração das plantas máxima que pode
ser transferida para atmosfera. Com base nas
condições climáticas e características das plantas é
possível estimar a EVT potencial;
• Evapotranspiração real: é a o total transferido para
a atmosfera de acordo com a disponibilidade hídrica
existente (umidade do solo) e a resistência das
plantas.
Evapotranspiração
• Método de estimativa simples com base nos dados
precipitação e vazão de uma bacia.
Balanço hídrico
• Exemplo:
Uma bacia (Rio Passo Fundo) com Precipitação
média 1941 mm e Vazão de 803 mm (valores médios
de 10 anos). A evaporação real é
E= 1941 – 803 = 1137 mm
O coeficiente de escoamento é a relação entre Q/P
C = 803/1941 = 0,41
ou 41% da precipitação gera escoamento.
Balanço hídrico
mm/ano m3/s
A = Área da bacia
Q = vazão
1000365 . 24 . 3600
)2km(A)ano/mm(Q)s/3m(Q
Conversão de unidades
A evapotranspiração da água de reservatório é de especial
interesse para a geração de energia. Reservatórios são criados
para regularizar a vazão dos rios, aumentando a disponibilidade
de água e de energia nos períodos de escassez. A criação de um
reservatório, entretanto, cria uma vasta superfície líquida que
disponibiliza água para evaporação, o que pode ser considerado
uma perda de água e de energia.
A evaporação da água em reservatórios pode ser estimada a
partir de medições de Tanques de Classe A, entretanto é
necessário aplicar um coeficiente de redução em relação às
medições de tanque. Isto ocorre porque a água do reservatório
normalmente está mais fria do que a água do tanque, que tem
um volume pequeno e está completamente exposta à radiação
solar.
Evaporação em reservatórios
Assim, para estimar a evaporação em reservatórios e lagos
costuma-se considerar que esta tem um valor de
aproximadamente 60 a 80% da evaporação medida em Tanque
Classe A na mesma região, isto é:
Onde Ft tem valores entre 0,6 e 0,8.
tquetanlago FEE
Evaporação em reservatórios
Evaporação em lagos e reservatórios
O reservatório de Sobradinho, um dos mais importantes do
rio São Francisco, tem uma área superficial de 4.214 km2,
constituindo-se no maior lago artificial do mundo, está numa das
regiões mais secas do Brasil. Em conseqüência disso, a
evaporação direta deste reservatório é estimada em 200 m3.s-1, o
que corresponde a 10% da vazão regularizada do rio São
Francisco. Esta perda de água por evaporação é superior à vazão
prevista para o projeto de transpiração do rio São Francisco,
idealizado pelo governo federal.
• Um rio cuja vazão média é de 34 m3/s foi represado
por uma barragem para geração de energia elétrica. A
área superficial do lago criado é de 5000 hectares.
Medições de evaporação de um tanque classe A
correspondem a 1500 mm por ano, qual é a nova vazão
média a jusante da barragem após a formação do lago?
Exercício
1000365 . 24 . 3600
)km(A)ano/mm(E)s/m(E
23
E = 1500 x 0,7 mm/ano
E = 1,66 m3/s
Q = 34 – 1,66 = 32,34 m3/s
Redução de 4,9 % da vazão
Solução