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Tópicos sobre infiltração: teoria e prática aplicadas a solos tropicais
A partir de diversos estudos experimentais, verificou-se que, para a maioria dos casos,
as perdas iniciais correspondem a 20% do armazenamento (MAYS, 2010). Além disso, pela
equação do balanço hídrico, tem-se que:
P = Q + I a + F (9)
Substituindo em (9), tem-se que:
F = P – 0,25 –
( p – 0,25) 2
(10)
p + 0,85
O valor do armazenamento S é obtido pela equação:
25400
S = – 254 (11)
CN
sendo S o armazenamento em mm, e CN o número da curva, que é função do uso, da umidade
e do tipo de solo. Os valores de CN são tabelados e podem ser encontrados em livros de
Hidrologia e Recursos Hídricos (TUCCI, 1998; LINSLEY e FRANZINI, 1992; MAYS, 2010).
Embora seja de aplicação direta, o modelo SCS apresenta alguns problemas. A perda
inicial pode ser considerada como válida para grandes tempestades; no entanto, para eventos
menores, esse valor pode ser adotado como 0,1 ou até menos (SINGH, 1989).
Outro problema do método é que ele não considera explicitamente o tempo na sua formulação.
Assim, não importa se o total precipitado ocorreu em uma hora ou um dia; o modelo
desconsidera essa informação. Isso pode ser minimizado pela adoção da chuva de projeto
do SCS; entretanto, para eventos fora dessa situação, o modelo pode perder eficiência.
5.2 Modelos conceituais
Os modelos conceituais são desenvolvidos a partir de equações baseadas em processos
físicos do escoamento da água em meios porosos. Os principais modelos físicos gerais para
esse tipo de escoamento são as Equações de Richards e a Lei de Darcy. Existem diversos métodos
baseados nessas fórmulas. Os analisados neste tópico são o Modelo de Green-Ampt e
o Modelo de Philip.
5.2.1 Modelo de Green-Ampt
O modelo de Green-Ampt (1911) foi um dos primeiros formulados para o cálculo da
infiltração. Por necessitar de um método iterativo para resolver o problema em cada instante,
esse procedimento foi pouco utilizado até meados dos anos 1970. Esse problema foi contornado
com a utilização de computadores e, desde então, tem sido bastante difundido.
É um modelo baseado na Lei de Darcy para escoamento em meios porosos, que simplifica
o padrão de perfilhamento da umidade do solo apresentado na Figura 1. Esse método
considera a hipótese de que existe uma fina camada de água na superfície do solo que pode
ter a carga hidráulica desprezada (h o
). Na frente de molhamento, ocorre uma redução abrupta
da umidade inicial do solo e da umidade de saturação (Figura 4). A fronteira molhada tem
uma profundidade L que foi atingida após um tempo percorrido t. Uma vez que o solo acima
da frente de umedecimento continua saturado durante todo o processo, a condutividade hi-