Cap5 Evapotranspiracao

7/24/2019 Cap5 Evapotranspiracao

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Evapotranspirao 5-1

5 EVAPOTRANSPIRAO

5.1 Evaporao, Transpirao e Evapotranspirao

5.1.1 Conceitos

Evaporao o conjunto de fenmenos de natureza fsica que transformam em vapor agua da superfcie do solo, a dos cursos de gua, lagos, reservatrios de acumulao emares.

Transpirao a evaporao devida ao fisiolgica dos vegetais. As plantas, atravsde suas razes, retiram do solo a gua para suas atividades vitais. Parte dessa gua cedida atmosfera, sob a forma de vapor, na superfcie das folhas.

Ao conjunto das duas aes d-se o nome de evapotranspirao.

Evapotranspirao potencial a mxima evapotranspirao que ocorreria se o solodispusesse de suprimento de gua, suficiente.

Evapotranspirao realou efetiva a perda dgua por evaporao ou transpirao, nascondies reinantes (atmosfricas e de umidade do solo). Nos perodos de deficincia dechuva em que os solos tornam-se mais secos, a evapotranspirao real sempre menor doque a potencial.

5.1.2 Grandezas Caractersticas

Perda por evaporao (ou por transpirao) a quantidade de gua evaporada porunidade de rea horizontal durante um certo intervalo de tempo.

Intensidade de evaporao(ou de transpirao) a velocidade com que se processam as

perdas por evaporao. Pode ser expressa em mm/hora ou em mm/dia.

5.1.3 Fatores Intervenientes

a) Grau de umidade relativa do ar

O grau de umidade relativa do ar atmosfrico a relao entre a quantidade de vapor degua a presente e a quantidade de vapor de gua no mesmo volume de ar se estivessesaturado de umidade. Essa grandeza expressa em porcentagem. Quanto maior for aquantidade de vapor de gua no ar atmosfrico, tanto maior o grau de umidade e menor aintensidade de evaporao.

b)

TemperaturaA elevao da temperatura tem influncia direta na evaporao porque eleva o valor da

presso de saturao do vapor de gua, permitindo que maiores quantidades de vapor degua possam estar presentes no mesmo volume de ar, para o estado de saturao.

c)

Vento

O vento atua no fenmeno da evaporao renovando o ar em contato com as massas degua ou com a vegetao, afastando do local as massas de ar que j tenham grau deumidade elevado.


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Evapotranspirao 5-2

d) Radiao Solar

O calor radiante fornecido pelo Sol constitui a energia motora para o prprio ciclohidrolgico.

e) Presso baromtrica

A influncia da presso baromtrica pequena, s sendo apreciada para grandesvariaes de altitude. Quanto maior a altitude, menor a presso baromtrica e maior aintensidade de evaporao.

f) Outros fatores

Alm desses fatores, pode-se citar as influncias inerentes superfcie evaporante, asaber: tamanho da superfcie evaporante, estado da rea vizinha, salinidade da gua,umidade do solo, composio e textura do solo, etc.

5.2 Determinao da evaporao e evapotranspirao

A tabela a seguir resume os principais meios utilizados nas determinaes da evaporaoe da evapotranspirao real e potencial.

Tabela 5.1 - Meios utilizados nas determinaes da evaporao e da evapotranspirao.

PARMETRO

OBTENO

DIRETA INDIRETA

EVAPORAOPOTENCIAL

a) Evapormetros- tanque Classe A- tanque Colorado- tanque russo- tanque CGI

b) Atmmetros-Piche-Livingstone- Bellani

Mtodo de Penman

EVAPORAO REAL Lismetros (sem vegetao)

EVAPOTRANSPIRAOPOTENCIAL

-Equao de Thornthwaite-Mtodo de Blaney-

Criddle-Hargreaves

-

Penman modificado-Papadakis-Hamon


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Evapotranspirao 5-3

EVAPOTRANSPIRAOREAL

a) Lismetros-de percolao-

de pesagemb) Parcelas experimentaisc) Controle de umidade do

solod) Balano hdrico dabacia

5.2.1 Medida e estimativa da evaporao potencial

a) Evapormetros

So tanques que expem atmosfera uma superfcie lquida de gua permitindo adeterminao direta da evaporao potencial diariamente. O mais utilizado o tipo classeA do U.S. Weather Bureau que um tanque circular galvanizado ou metal equivalente

(figura 5.1).

Figura 5.1 Tanque Classe A US Weather Bureau.

Procedimento da medida:

Efetuar a leitura, do dia ou horrio, do nvel dgua no tanque (ea)

Comparar com a leitura anterior, do dia ou horrio (ed)

Calcular a diferena e1= ed ea

Estamos perante duas possibilidades, ter ou no ter ocorrido chuva no intervalo entre asduas leituras.

1.) no houve chuva

ento Eo= e12.) houve chuva, com altura pluviomtrica h1

ento Eo= e1+ h1

Ateno: no caso de ter havido chuva intensa, o valor de e1pode ser negativo.

Obs.: Quando ocorrer transbordamento no tanque a leitura ser perdida.

Com o valor da evaporao potencial (E) pode-se estimar a evapotranspirao potencial(ETP) pela correlao:


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Evapotranspirao 5-4

ETP = kp.E (5.1)

onde:

E= evaporao medida no tanque evaporimtrico em mm/dia;

ETP= evapotranspirao potencial em mm/dia, representa a mdia diria para o perodo

considerado;kp = coeficiente de correlao, que depende do tipo de tanque e de outros parmetrosmeteorolgicos.

Como o tanque evaporimtrico Classe A largamente utilizado no Brasil, na Tabela 2.1abaixo esto indicados valores do coeficiente kp, para o tanque classe A no Estado de SoPaulo.

Tabela 5.1 Coeficiente Kp para o tanque Classe A no Estado de So Paulo.

c) Atmmetros

Evapormetro Pich

constitudo por um tubo cilndrico de vidro, de 25 cm de comprimento e 1,5 cm dedimetro. O tubo graduado e fechado em sua parte superior; a abertura inferior obturada por uma folha circular de papel-filtro padronizado, de 30 mm de dimetro e de0,5 mm de espessura, fixado por capilaridade e mantido por uma mola. O aparelho

previamente enchido de gua destilada, a qual se evapora progressivamente pela folha depapel-filtro; a diminuio do nvel dgua no tubo permite calcular ataxa de evaporao.

O processo de evaporao est ligado essencialmente ao dficithigromtrico do ar e o aparelho no leva em conta a influncia dainsolao, j que costuma ser instalado debaixo de um abrigo para

proteger o papel-filtro ao da chuva. A relao entre asevaporaes anuais medidas em um mesmo ponto em um tanqueClasse A e um do tipo Pich bastante varivel. Os valores mdiosdessa relao esto compreendidas entre 0,45 e 0,65.

Figura 5.2 Evapormetro Pich.


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Atmmetro Livingstone

essencialmente constitudo por uma esfera oca de porcelana porosa de cerca de 5 cm dedimetro e 1 cm de espessura; ela cheia de gua destilada e se comunica com umagarrafa contendo gua destilada que assegura o permanente enchimento da esfera e

permite a medida do volume evaporado.

d)

Mtodo de PenmanEsse mtodo baseia-se em complexas equaes tericas, porm de aplicao prticamuito simples graas ao baco da figura 5.3. A evaporao potencial obtida aplicando-se a seguinte equao:

E = E1+ E2+ E3+ E4 (5.2)

onde:

E1= f(t, n/D)

E2= f(t, n/D, Ra)

E3= f(t, h, n/D)E4= f(t, u2, h)

t = temperatura mdia (C)

n = nmero real de horas de sol (insolao) (h)

D = nmero mximo de horas de sol/dia (h) (ver tabela)

Ra = radiao incidente na atmosfera (cal/cm2/dia) (ver tabela)

u2= velocidade do vento a 2 metros do solo (m/s)

As tabelas e o baco seguintes so usados para resoluo da equao.

Tabela 2.2 -


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Evapotranspirao 5-6

Tabela 2.3 -

Utilizao do baco:

1 Obteno de E1: Na parte do baco referente a E1, marcar os valores nos eixosrespectivos de t e da relao n/D; unir os dois pontos por uma reta e ler o valor de E 1no

seu eixo.2 Obteno de E2: Na parte do baco referente a E2, marcar os valores nos eixosrespectivos de t e da relao n/D; unir os dois pontos por uma

reta e marcar o valor auxiliar a1no eixo a1. Unir, por uma reta, o valor de a1com o valorde Ra marcado no respectivo eixo e ler o valor de E2no seu eixo.

3 e 4 Obteno dos valores de E3e E4. Agir de maneira anloga ao item 2.

Aplicao do mtodo de Penman para estimar E:

a) Estimar a evaporao ocorrida no reservatrio de Guarapiranga (So Paulo latitude

23S) em um dia no ms de outubro, em que se verificaram os seguintes valores:

t temperatura mdia = 18C

n nmero de horas de sol = 10 h

h umidade relativa do ar = 60% = 0,6

u2 velocidade do vento a 2m do solo = 5,5 m/s

b) Calcular a populao que poderia ser abastecida com a gua perdida por evaporao,considerando: rea do reservatrio = 10 km2e consumo per capta de 250 l/hab/dia.

Soluo:(Acompanhar no baco com traados)D = 12,6 h (Tabela )

Ra = 897 cal/cm2/dia (Tabela)

n/D = 10/12,6 = 0,79; h = 0,6; t = 18C; u2= 5,5 m/s

a)

Clculo de E (evaporao potencial)

Do baco: E1= - 3,6 mm; E2= 5,4 mm; E3= 1,9 mm; E4= 2,3 mm


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Evapotranspirao 5-7

Dessa forma, E = E1+ E2+ E3+ E4= 6,0 mm

b)

Clculo da populao que poderia ser abastecida com esta gua (E = 6,0 mm)

V = Volume dgua evaporada = rea x E

V = 10 km2x 6 mm = 10 x 106x 6 x 10-3= 60 x 103= 60.000 m3/dia = 60.000.000 l/dia.

P = populao atendida = V/consumo per capta = 60.000.000/250 = 240.000 habitantes.

5.2.2 Determinao da Evapotranspirao Potencial

Alm da possibilidade de obteno da evapotranspirao potencial a partir da correlaocom a evaporao potencial, so usuais tambm os mtodos de Thorntwaite, Blaney-Criddle e outros.

a)

Mtodo de Thorntwaite

O mtodo de Thorntwaite muito utilizado em todas as regies, j que baseia-se somentena temperatura, que um dado normalmente coletado em estaes meteorolgicas.Entretanto, por basear-se apenas nesse parmetro, pode levar a resultados errneos, pois atemperatura no um bom indicador da energia disponvel para a evapotranspirao.Outras limitaes do mtodo so: no considera a influncia do vento, nem da advecodo ar frio ou quente, no permite estimar a ETP para perodos dirios. Seu uso maisadequado para regies midas.

Neste mtodo, aETPpode ser estimada pela equao abaixo:

a

I

t

fETP

10

6,1 (5.3)

onde:

ETP= evapotranspirao mensal ajustado, em cm;

f = fator de ajuste em funo da latitude e ms do ano;


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Evapotranspirao 5-8

Figura 5.3 baco de Penman.


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Evapotranspirao 5-9

t = temperatura mdia mensal, em C;

I = ndice de calor anual dado por:

12

1

iI onde

514,1

5

ti (5.4)

O valor de a dado pela funo cbica do ndice de calor anual:

a= 6,75.10-7.I3 7,71.10-5.I2+ 1,792.10-2.I+ 0,49239 (5.5)

Os valores obtidos pela frmula de Thornthwaite so vlidos para meses de 30 dias com12 horas de luz por dia. Como o nmero de horas de luz por dia muda com a latitude etambm porque h meses com 28 e 31 dias, torna-se necessrio proceder correes. Ofator de correo (f) obtido da seguinte forma:

3012

nhf (5.6)

onde:

h = nmero de horas de luz na latitude considerada;

n = nmero de dias do ms em estudo.

b)

Mtodo de Blaney-Criddle

Este mtodo foi desenvolvido em 1950, na regio oeste dos EUA, sendo por isso maisindicado para zonas ridas e semi-ridas, e consiste na aplicao da seguinte frmula paraavaliar a evapotranspirao potencial:

ETP=p.(0,457.t + 8,13) (5.7)onde:

ETP= evapotranspirao potencial, em mm/ms;

p= porcentagem mensal de horas-luz do dia durante o ano (p) o valor mdio mensal);

t = temperatura mdia mensal do ar, em C.

Tabela 5.4 Valores dep.

5.2.3 Determinao da Evapotranspirao Real

a) Lismetro


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Evapotranspirao 5-10

Lismetro de percolao consiste em um tanque enterrado com as dimenses mnimas de1,5m de dimetro por 1,0m de altura, no solo, com a sua borda superior 5cm acima dasuperfcie do solo. Do fundo do tanque sai um cano que conduzir a gua drenada at umrecipiente. O tanque tem que ser cheio com o solo do local onde ser instalado olismetro, mantendo a mesma ordem dos horizontes. No fundo do tanque, coloca-se umacamada de mais ou menos 10cm de brita coberta com uma camada de areia grossa. Estacamada de brita tem a finalidade de facilitar a drenagem dgua que percolou atravs dotanque. Aps instalado, planta-se grama no tanque e na sua rea externa. Na figura 2.4 mostrado um lismetro deste tipo.

O tanque pode ser um tambor, pintado interna e externamente para evitar corroso,tanque de amianto ou tanque de metal pr-fabricado.

Figura 5.4 Esquema de um lismetro.

A evapotranspirao real em um perodo qualquer dada pela equao:

S

DPIE

(5.8)

E= Evapotranspirao real, em mm/perodo;

I= Irrigao do tanque, em litros;P= preciptao pluviomtrica no tanque, em litros;

D= gua drenada do tanque, em litros;

S= rea do tanque, em m2.

b)

Processos Indiretos

Em condies normais de cultivo de plantas anuais, logo aps o plantio, aevapotranspirao real (ETR) bem menor do que a evapotranspirao potencial (ETP).Esta diferena vai diminuindo, medida que a cultura se desenvolve, em razo do

aumento foliar, tendendo para uma diferena mnima antes da maturao; depois adiferena vai aumentando, conforme pode ser visto na figura 2.5. A avaliao da ETRapartir da ETP de grande utilidade para o planejamento da agricultura irrigada. Talavaliao pode ser feita, por meio de coeficientes culturais (Kc) dados na Tabela 2.4 paraalgumas culturas, da seguinte forma:

ETR = Kc.ETP (5.9)


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Evapotranspirao 5-11

Figura 5.4 Relao entre ETR e ETP para cultura de ciclo curto.

Tabela 5.5 Coeficientes de cultura Kc.

EXERCCIOS PROPOSTOS

E5.1 A evaporao real mensal de uma regio da ordem de 100 mm. Supondoconsumo per capta de 200 l/hab/dia, com a gua perdida por evaporao em umreservatrio de 6 km2de rea, poderia abastecer, durante um ms, uma cidade de:

a) 10.000 habitantes;b) 100.000 habitantes;c) 30.000 habitantes;d) 300.000 habitantes.

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