Eugénio Menezes de SequeiraEngº Agrónomo, Investigador CoordenadorVogal da Liga para a Protecção da Natureza
Conselheiro do CNADS
Coberturas vivas adaptadas para o clima MediterrânicoMediterranean Climate Adapted Green Roofs
2
O que é Clima MediterrânicoClassificações Climáticas de Portugal Continental e Ilhas
Segundo Köppen:
acima dos 1000 m ETH em pequenas manchas
Csb, isto é, clima mesotérmico húmido de Verão seco pouco quente mas extenso no Norte
Csa- Clima mesotérmico húmido de Verão quente no Sul
Na Madeira é Csa e no Grupo Oriental dos Açores Csb e nos outros Cfb
Segundo Thornthwaite varia de:
Nas Penhas da Saúde AC’2R b’4, isto é, Super-húmido, 2º Microtémico, défice de água nulo ou pequeno, e eficácia térmica moderada no
Verão.
Até D B’3d a’, em Faro, isto é, Árido, 3º Mesotérmico, superavite de água no ano nulo ou pequeno, eficácia térmica nula ou pequena no
Verão
3
Para melhor se entender a diferença comparemos, através do gráfico do
balanço hidrológico, dos superavides (escoamento superficial e profundo) e
dos défices (Carência de água) de dois solos, um delgado com 10 cm de
espessura (20 mm de água utilizável) e um muito profundo com mais de 1
metro de espessura (200 mm de água utilizável) no Gerês e em Faro, nos dois
extremos climáticos do continente
4
Gerês:Precipitação 2994 mm; Etp – 747 mmSolo delgado 20 mm H2O utilizável
Etr- 671 mm Défice 75 mm, Superavite 2322 mm
FaroPrecipitação 452 mm; Etp – 870 mmSolo delgado 20 mm H2O utilizável
Etr- 323 mm Défice 547 mm, Superavite 129 mm
050
100150200250300350400450500
superavite
Deficit
Deplecção
recarga
Solo profundo 200 mm H2O utilizávelEtr- 737 mm Défice10 mm, Superavite 2266 mm
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
superavite
Deficit
Deplecção
recarga
020406080
100120140160
superavite
Deficit
Deplecção
recarga
EvapotChuva
Solo profundo 200 mm H2O utilizávelEtr- 452 mm, Défice -418 mm, Superavite 0 mm
020406080
100120140160
superavite
Deficit
Deplecção
recarga
EvapotChuva
5
Em Lisboa a situação é intermédiaPrecipitação 704 mm; Etp – 814 mm
Solo delgado 20 mm H2O utilizávelEtr- 383 mm Défice 431 mm,
Superavite 321 mm
0
20
40
60
80
100
120
140
Superavit
Défice
Recargasolo
Depl dosolo
Evaptranschuva
Solo profundo 200 mm H2O utilizávelEtr- 542 mm Défice 272 mm,
Superavite 162 mm
0
20
40
60
80
100
120
140
Janeir
o
Fevere
iro
Março
Abril
Maio
Junho
Julho
Agosto
Setem
bro
Outubr
o Nove
mbro
Dezem
bro
Superavit
Défice
Depl do solo
Recarga solo
Evaptranschuva
Solo intermédio com 40 mm H2O utilizável (Telhado Verde com um substrato de 15/20 cm espessura) num ano mau – Alteração Climática
Etr- 372 mm Défice 549 mm, Superavite 268 mm
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Superavit
Défice
Depl do solo
Recarga solo
Evaptranschuva
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Verifica-se que nas nossas condições climáticas, de enorme variabilidade do Norte
até ao Sul, temos como qualquer regime Mediterrânico:
• Um excesso de água de Outubro a Março, em que tínhamos 2 picos de chuva e de excesso
um em Novembro (altura das grandes cheias -citadas desde o século XIV até agora) e outro pico em Março (que desapareceu nos anos 60
pelas Alterações Climáticas)• Uma forte carência de Maio até Setembro, com um pico em Julho e Agosto, mas que
agora, em anos maus será de Maio até Setembro
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Para um Desenvolvimento Sustentável, para a construção Sustentável, para as Coberturas e Fachadas
Mediterrânicas Vivas, para a poupança de energia melhorando o bem estar no interior, poupando energia, e
melhorando as condições climáticas na cidade e reduzindo os riscos teremos:
• Que reduzir os picos de escoamento, e portanto os riscos de cheias na altura dos picos de chuva, e absorver os
excessos nos eventos extraordinários• Que manter as coberturas verdes em condições de boa vegetação, e portanto que transferir o excesso dos picos
para os períodos de carência, isto é, só será possível manter as coberturas verdes em condições de reduzirem a
amplitude térmica no Verão se forem regadas.De facto do calor dissipado pela cobertura ≈58% é o
resultado da evapotranspiração, 30% pela radiação da copa (do Sedun) e 9% pela fotossintese (Chi Feng et al., 2010) .
8
O substracto, que funciona como solo?
É, portanto uma delgada interface entre a Litosfera e
a Atmosfera, (recurso natural perecível), base de
toda a vida terrestre
9
É o meio natural para o Desenvolvimento das Plantas Terrestres, tal como se formou
(solo dito natural) ou mais ou menos modificado como resultado da acção do
homem - substrato.
No caso extremo de construção pelo homem, como o caso dos socalcos ou de muitas estufas e telhados verdes, diz-se
antrópico
É um sistema anisotrópico (cujas propriedades variam segundo as direcções),
que tem fase sólida, líquida e gasosa
10
Constituintes:• Matéria Mineral (que pode representar entre
<10 e 99% da parte sólida): fragmentos de rocha, minerais primários e secundários.
• Matéria orgânica (que pode representar de 0 a >90% da parte sólida): raízes,
microorganismos, mesofauna, restos de plantas mais ou menos decompostas, húmus.
• Espaços: ar e água (que podem representar de 15 a 80% do solo:
Água- solução do solo com substâncias dissolvidas
Ar- - atmosfera do solo
11
A matéria mineral do solo pode ser classificada de acordo com a dimensão das partículas que a constituem.
Normalmente, para fins analíticos é considerada apenas a fracção <2mm, a que se chama a terra fina.
Para a classificação da textura, consideram-se:
Materiais com > 2mm (calhaus, pedras e cascalho)
Areia- < 2 mm e > 0,02 mm (de 2 a 0,5 mm é areia grossa)
Limo - < 0,02mm e > 0,002 mm (USA 0,05 a 0,002)
Argila- < 0,002 mm
VYDRO geotextil e camada drenante – substância porosa de suporte para as plantas
As partículas arranjam-se em agregados formando a estrutura do solo.
O Ar e a água ocupam o espaço intersticial entre as partículas individuais e entre os agregados de partículas.
12
Nos ecossistemas naturais tem as seguintes funções, que também tem nos telhados:• Sustentação física, fornecimento de nutrientes e água às plantas• Substrato e habitat para os organismos do solo• Sistema de transformação filtro e tampão, regularizador do ciclo hidrológico, condicionador da quantidade e qualidade da água• Balanço do calor, regularizador do clima
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O Solo ou subestracto artificial é um meio poroso, sendo os poros ocupados pela água e pelo ar. Os espaços vazios é o
local onde se desenvolvem a vida do solo - raízes, bactérias, fungos, microfauna, mesofauna e até a macrofauna.
A capacidade do solo ou substracto artificial, por exemplo o “Vydro” para drenar o excesso de água, para reter a água
utilizável pelas plantas, para manter a água com uma força (potencial) tal que as plantas não a podem utilizar, para
permitir o arejamento e a respiração dos seres vivos no solo, depende do tamanho, da forma e da continuidade dos poros
no solo.
Este tamanho, forma, distribuição e continuidade dos poros, depende da textura (dimensão das partículas) e da estrutura (forma como as partículas estão arranjadas) e estabilidade
desta.
Assim, a chamada “distribuição dos tamanhos dos poros”, e portanto as propriedades de retenção e cedência de água do solo é função da textura, da matéria orgânica e das forças de
ligação das partículas
14
A quantidade máxima de água que um solo pode receber, quando preenche na totalidade todos os seus poros (na
natureza é muito raro, pois ficam sempre algumas bolhas) é chamada a capacidade máxima para a água (ou porosidade total
ou “total water holdig capacity”) e varia entre 40 e 60% do volume do solo.
A tensão superficial da água faz com que a água fique retida e se mova a velocidade diferente, e com que a água suba por
capilaridade, num tubo mergulhado em água de acordo com o seu diâmetro. O modelo que o explica (em que h é a altura e d o
diâmetro do tubo em metros) é:
h= 3 x 10-5 /d
Isto é para um tubo de 2 mm ∅∅∅∅ h= 15 mm, para 1 mm ∅∅∅∅ h=30 mm
Para um tubo de 1 mm h=30 mm
Para um tubo de 0,1 mm h= 300 mm
Para um tubo de 0,01 mm ∅∅∅∅ h= 3 m
15
Esta capacidade de reter a água, nos poros mais finos, faz com que o solo, mesmo após a drenagem retenha água, a água retida
pela carga hidráulica ou pressão contra a força da gravidade, corresponde à chamada capacidade de campo (field capacity), que será a água retida pelo solo contra a força da gravidade (a água 24 horas depois de uma rega abundante ficando o solo
coberto por um plástico para evitar a evaporação).
Esta água é utilizada pelas plantas, mas a partir de determinada carga hidráulica ou pressão de retenção as plantas já não têm capacidade de retirar mais água e então atinge-se o chamado
coeficiente de emurchecimento (wilting point)
A água retida nos poros
maiores está submetida a
menor sucção
A água retida nos poros mais estritos,
nos estrangulamentos e nos filmes está submetida a uma
maior sucção
16
As pressões negativas da humidade do solo abaixo da saturação, são normalmente expressas pelo seu valor de pF, em que
pF = log10 hSendo h a tensão ou sucção em cm de água
Relação entre a tensão de água no solo, o pF e o diâmetro dos poros equivalentes (ocupados pela água a essa sucção)
Tensão de água no solo ou sucção∅∅∅∅ do poro
equivalenteComentários
Equivalente de PressãoBar kPa kg cm-2
cm de água pF µµµµm Dmr- drenágem muito rápida; Dr - drenágem
rápida; Dm - drenagem média, Dl - drenagem lenta
0.00015 0,015 0,00015 0,2 -0,7 20.000 Fenda de 2cm Dmr
‘0,00098 0,075 0,001 0,8 -0,01 4.000 Buraco de verme (minhoca) Dmr
‘0,00098 0,098 0,001 1,0 0 3.000 Diâmetro de furo de insecto Dmr
0,00245 0,245 0,0025 2,5 0,4 1.200 Dr
0,0098 0,98 0,01 10,0 1,00 300 Diâmetro de uma raiz de cereal Dr
0,0294 2,94 0,03 30,0 1,48 100 Dr
0,0588 5,88 0,06 60,0 1,78 50 Poros acima dos quais há drenagem Dm
0,098 9,8 0,10 100 2,00 30 Dm
0,196 19,6 0,2 200 2,30 15 Tamanho de uma bactéria. Dl
0,294 29,4 0,3 300 2,48 9 Capacidade utilizável (facilmente)
0,498 49 0,5 500 2,70 6 Capacidade utilizável (facilmente)
2,45 245 2,50 2.500 3,4 1 Capacidade utilizável (facilmente)
4,90 490 5,00 5.000 3,7 0,6 Capacidade utilizável (dificilmente)
15,54 554 15,85 15.850 4,2 0,2 Coeficiente de emurchecimento (não utilizável)
9,8 • 103 9,8 • 105 104 107 7,0 3• 10-4 Solo seco a 100oC (não utilizável)
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Então, considerando que a tensão ou força de sucção se mede pelo logaritmo da coluna de água (em cm) que equilibra as
forças de sucção
• Capacidade máxima para a água - corresponde à porosidade total do solo, é a água que o solo pode reter à sucção 0, isto é
saturada (toalha freática à superfície).
• Percentagem de água a 1/3 de atmosfera, será a água que o solo retém contra uma sucção de 1/3 de atmosfera (1,0132 /3
bar, isto é, 344,53 cm de água ≈ pF 2,54). É também chamado o equivalente de humidade (água retida a 1.000 gravidades), que é ≈ a capacidade de campo, isto é, a água que o solo retém em
condições normais.
• Percentagem a 15 atmosferas, é a água retida com força superior à capacidade de sucção das plantas (abaixo da qual as
plantas não podem absorver a água), e é aproximadamente o “Coeficiente de Emurchecimento” a água retida a pF 4,2.
• Percentagem de água retida no solo seco na estufa a 105oC, corresponde a pF 7
18
Em resumo
• Capacidade máxima para a água - é a água que o solo pode reter à sucção 0, isto é quando está saturado
(toalha freática à superfície).
• Capacidade de campo - é a água retida depois da drenagem (corresponde a pF de 1,8 a 2,5 - estima-se a pF 2,5). Mede-se saturando a solo, cobrindo com um
plástico (para evitar evaporação) e deixando drenar por 48 horas.
• Coeficiente de emurchecimento - é a água que o solo retém quando as plantas já não têm capacidade de
extrair, isto é, quando as plantas murcham e se mantêm nesse estado mesmo que se anule a evapotranspiração
(atmosfera saturada)- estima-se a pF 4,2.
19
• Água Utilizável (AU) é a água correspondente à diferença entre a água à capacidade de campo e a água ao coeficiente de emurchecimento (≈ a %
de água a pF 2,5 - % de água a pF 4,2).
Desta água somente 2/3 são facilmente utilizáveis, e depende da salinidade da solução do solo que aumenta com a redução do teor em
água no solo, e portanto que faz aumentar a pressão osmótica.
A Água Utilizável Total (AUT) expressa em mm, corresponde à quantidade total de água utilizável
na espessura efectiva considerada no solo.
20
Para o cálculo dessa água utiliza-se a espessura efectiva dos diferentes horizontes ou camadas e a água utilizável
de cada um deles, exprimindo a quantidade de água
em l m-2.
Por exemplo para calcular a quantidade de água utilizável do seguinte solo:
Horizonte A 0-20 cm; Água utilizável 10%(v/v), Volume de solo= 0,20 ×××× 1,00= 0,200 m3= 200 l
Água utilizável = 200 ×××× 10/100= 20 l m-2 = 20 mm
Horizonte B 20-50 cm; Água utilizável 15%(v/v), Volume de solo= 0,30 ×××× 1,00= 0,300 m3= 300 l m-2
Água utilizável = 200 ×××× 15/100= 30 l m-2 = 30 mm
Água utilizável total no solo (até 50 cm de profundidade)
20 + 30 = 50 mm
21
O Teor total de Água Utilizável para as plantas num solo pode classificar-se de:
Muito boa quando mais de 150 mm;
Favorável de 100 a 150 mm;
Marginal de 50 a 100
(50 mm é o limite inferior aceitável)
Mau < 50 mm
<20 mm muito mau, apenas existente em solos esqueléticos com menos de 15 cm de
espessura efectiva.
22
A Água Utilizável, que corresponde à água retida nos poros de 0,2 µµµµm a 9 µµµµm (isto é, à diferença de água retida de pF 2,5 e a água
retida a pF 4,2), pode ser dividida em:
• Água facilmente utilizável, que corresponde à água dos poros de 9 a 1 µµµµm (≈ à água retida
a pF 2,5 menos a água retida a pF 3,4).
• Água dificilmente utilizável, que corresponde à água dos poros de 1 a 0,2 µµµµm (≈ à água retida a pF 3,4 menos a água retida
a pF 4,2).
23
• Água de Drenagem ou Porosidade Drenável (PD -que se representa como µµµµ) pode ser definida como a diferença entre a porosidade total e a capacidade de campo (≈ % de água a pF 0,4 - % de água a pF 2,5).
• A Porosidade Drenável pode ser classificada como segue:
Classe Porosidade drenável total
Muito alta >30%
Alta 20 - 30%
Média 10 - 19%
Baixa 5 - 9%
Muito Baixa <5%
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A Porosidade Drenável (PD ≈ % de água saturada - % água a pF 2,5) poderá ser dividida em 3 subclasses:
• PDr- A Porosidade de drenagem rápida (≈ % de água saturada - % água a pF 1) e de arejamento,
corresponde aos poros > 300 µµµµm (0s espaços maiores que 3mm (> 3000 µµµµm) são espaços correspondentes a grandes fendas e orifícios da meso e macro - fauna e correspondem a espaços apenas preenchidos com
água quando de alagamentos, permanentes ou temporários).
• PDm - A Porosidade de Drenagem Média, (≈ % de água a pF 1 - % água a pF 2) corresponde aos poros
de 30 a 300 µµµµm.
• PDl - A Porosidade de Drenagem Lenta, (≈ % de água a pF 2 - % água a pF 2,4) corresponde aos poros de 9 a
30 µµµµm.
25
Unidade Solo
PT -v/v
% no solo
% da PT
PD total% no solo
% da PT
PDr % no solo
% da PT
PDm
% no solo
% da PT
PDl
% no solo
% da PT
PU total
% no solo
% da PT
PfU
% no solo
% da PT
PdU
% no solo
% da PT
P não U% no solo
% da PT
PZ-arenoso
36
100
30
83
7
19
20
56
3
8
4
11
3
8
1
3
2
6
FL textura calcário
48
100
17
36
1
3
11
22
5
11
20
41
10
20
10
21
11
23
FL textura média
57
100
12
22
4
8
5
9
3
5
32
56
17
30
15
26
13
22
VR muito pesada
51
100
13
25
3
6
7
13
3
6
7
14
3
7
4
7
31
62
AN húmico
73
100
30
41
10
14
15
20
5
7
22
30
12
16
10
14
21
29
Para fins comparativos mostram-se os vários tipos de porosidades de solos desde arenosos, passando pelas texturas medianas até um Andossolo com 20
% de matéria orgânica
Repare-se que: 1- num solo arenoso >80% da porosidade é porosidade de drenagem, predominando nesta a média, sendo muito baixa a porosidade útil (4% v/v) e a não útil (2%). Num solo argiloso >60% da porosidade é não útil (31% V/V) sendo a porosidade de drenagem e a útil baixa; num solo argiloso mas
muito rico em matéria orgânica (≈20%) a porosidade total é muito elevada (≈70%), a porosidade de drenagem é como na areia muito elevada, sendo a porosidade útil também elevada.
26
Nos Chamados telhados verdes extensivos interessa ter elevadas porosidades que confiram ao substrato:
1º- As porosidade de drenagem, em especial média e baixa, se possível 20 a 30%, que permitam o arejamento do solo, mas também a absorção de elevadas quantidades de
água dos eventos extraordinários, reduzindo assim os escoamentos rápidos pela capacidade de embeber cerca de 40 a 60 mm de chuva, que depois escoa lentamente,
para além da capacidade de reter a água utilizável (cerca de 40 mm)
2º Rugosidade elevada que leve a que outro tanto, ainda que mais rapidamente fiquem retidos nas folhas e na
rugosidade da parte aérea das plantas3º- Porosidade útil também deverá ser elevada o que
apenas será possível num Andossolo Húmico, ou num meio artificial (“Vydro”) com composto orgânico
27
Podem considerar-se 3 regimes possíveis para a infiltração da água da chuva (ou rega), situação que depende da infiltrabilidade do solo e da intensidade
da precipitação:
• Infiltração não inundante (non ponding infiltration) em que a intensidade da precipitação é sempre
inferior à infiltrabilidade do solo.
• Infiltração pré-inundante (preponding infiltration) em que a intensidade da precipitação é ainda inferior à
infiltrabilidade do solo, mas que com o tempo tenderá a ultrapassá-la, pela formação de crosta e redução da
infiltrabilidade com o tempo.
• Infiltração inundante ( ponding infiltration) em que a intensidade da precipitação excede a infiltrabilidade
do solo.
28
Considerando R a precipitação, t o tempo desde o início da chuvada, Dr/dt a intensidade da chuvada, i a infiltrabilidade do solo, I infiltração acumulada desde o início da chuvada, Ds a
diferença da humidade inicial em relação à capacidade máxima para a água teremos.
1- dR/dt <i ; I<Ds -toda a água caída se infiltra e vai aumentar o teor de água do solo (só não fica no solo a precipitação que cais
na rede hidrológica)
2- dR/dt <i ; I> Ds -toda a água caída se infiltra e vai aumentar o teor de água do solo (só não fica no solo a precipitação que cais
na rede hidrológica), até que I atinja Ds e então começa o escoamento igual a i.
3- dR/dt >i ; I<Ds - parte da água caída (até DR/dt= i) infiltra-se e vai aumentar o teor de água do solo, escoando-se o excesso
(dR/dt-i).
4- dR/dt >i ; I> Ds -parte da água infiltra-se (até DR/dt= i) e vai aumentar o teor de água do solo, até que I atinja Ds e então
começa o escoamento igual a i.
29
LEMBRO QUE:
Chuvisco - precipitação com gotas <0,5 mm e intensidade < 1 mmh-1.
Chuva - precipitação com intensidade >0,5 mmh-1.
Chuva fraca - precipitação com intensidade >0,5 e <2,5 mmh-1.
Chuva moderada - precipitação com intensidade >2,5 e <7,5 mmh-1.
Chuva forte - precipitação com intensidade >7,5 e > 30 mmh-1.
Chuva muito forte - precipitação com intensidade >30 mmh-1.
A chuva pode atingir intensidades instantâneas > 100 mmh-1 ou mesmo mais.
30
Lembro que chuvadas de 20 mm em 30 minutos são comuns nas tempestades.
Tal implica uma intensidade média de 40 mm h-1.Sabe-se que uma chuvada tem uma distribuição em que a intensidade máxima ocorre em 20% do tempo, em que chovem cerca de 80% da precipitação total . Assim, dos 20 mm, 16 mm caíram nos 6 minutos de
chuva mais intensa.Tal quer dizer que a intensidade média nesses 6
minutos foram de 160 mm h-1.E para a recolha destes excessos pontuais que deve
ser pensado um sistema, porque a maioria destas chuvadas resulta em escoamentos superficiais
curtos mas violentos .
31
Da água infiltrada, fica retida até ser evapotranspirada, toda a que é menor que a
capacidade de campo (água utilizável).
A que exceder a capacidade de campo vai ser escoada, de forma mais ou menos lenta, sub-
superficialmente, a que for inferior à capacidade máxima para a água:
• lateralmente quando não existirem fendas ou permeabilidade da rocha que permita
a recarga dos aquíferos (granitos, xistos, ou zonas cársicas)
• Profundamente sempre que a rocha mãe do solo seja permeável (areias, arenitos,
margas, argilitos)
32
•Movimento da água no solo ou no sub-solo, quando saturado, depende da condutividade hidráulica do
material, da espessura do material poroso (perde de carga por atrito), da carga (pressão), e da área do escoamento:
(Lei de Darcy, 1856) Q = k (∆∆∆∆h/L) A
Em que Q é o fluxo através da amostra∆∆∆∆h é a diferença de carga entre os dois pontos (carga
hidráulica) em que se faz o fluxoL é a altura do material poroso que o fluxo atravessa
k é uma constante de proporcionalidade e corresponde à condutividade hidráulica da amostra
A velocidade de percolação (V= Q/At, isto é fluxo por unidade de área e unidade de tempo, aumenta com a carga
e com a porosidade do meio. • Em amostras não saturadas o k não é constante, diminuindo com a redução da humidade do solo.
A lei de Darcy é válida para fluxos laminares em material poroso (velocidades baixas)
33
Para comparar solos usa-se o tempo necessário para a Infiltração acumulada de 10 cm (100mm) em horas, e a taxa de infiltração
básica (taxa de infiltração i quando se consegue uma infiltração acumulada de 10 cm (100 mm).
Classificação com base no tempo para uma infiltração acumulada de 10 cm (carga constante de 10 cm)
Classes Tempo para I= 10 cm, em horas
Extremamente lenta >40
Demasiado lenta 20-40
Lenta 10-20
Média 5-10
Rápida 2,5 - 5
Demasiado Rápida 1,25 - 2,5
Extremamente Rápida < 1,25
34
Classificação com base na infiltração básica ib (taxa de infiltração ou infiltrabilidade obtida após o tempo para uma infiltração acumulada de 10 cm)
(método do duplo cilindro)
Classes Taxa de infiltração básica ib
( em mm/h)
Muito baixa < 2,5
Bastante baixa 2,5- 5
Baixa 5-10
Média 10-20
Alta 20 - 40
Bastante alta 40 - 80
Muito Alta > 80
35
Exemplos de algumas taxas de infiltração básicas (ib) para diferentes tipos de solos
Solos
Infiltração (I)
acumulada 3 horas
Taxa de infiltração
após 3 horas (≈ ib)
Textura grosseira 150-300 mm 15 - 20 mm h-1
Textura mediana 30 - 100 5 - 10 mm h-1
Textura fina (não
fissurado)*30 - 70 1 - 5 mm h-1
Solo compacto,
massiços0 - 2 ≈ 0 mm h-1
36
As determinações da condutividade hidráulica em solo saturado (depende da porosidade total, da distribuição forma e tamanho dos poros, da tortuosidade do espaço
poroso e do tipo de argila).
A tortuosidade é a relação entre o comprimento médio do trajecto ou da passagem dos poros e o comprimento
da amostra e é sempre ≥ 1 (próximo de 1 quando são poros de raízes verticais e furos de minhocas)
excedendo muitas vezes o valor de 2).
A condutividade hidráulica depende também do tipo de argila e das características da água (viscosidade,
complexo de troca iónico do solo - dispersão da argila, em especial com águas de baixa salinidade em solos
sódicos).
37
Lembro que manter as coberturas verdes em condições de boa vegetação, e portanto que transferir o excesso dos picos para os períodos de carência é muito importante, e que só será possível manter as coberturas verdes em condições de
reduzirem a amplitude térmica no Verão se forem regadas.De facto do calor dissipado pela cobertura ≈58% é o resultado da
evapotranspiração, 30% pela radiação da copa (do Sedun) e 9% pela fotossintese (Chi Feng et al., 2010)
Assim, num solo com 40 mm H2O utilizável (Telhado Verde com um substrato de 15/20 cm espessura) num ano mau – Alteração Climática
Etr- 372 mm Défice 549 mm, Superavite 268 mm é imprescindível saber como manter a vegetação de Abril a Outubro, cobrindo ainda que parcialmente o défice
de 549 mm
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Superavit
Défice
Depl do solo
Recarga solo
Evaptranschuva
38
A rega pode ser efectuada deixando o solo/substracto secar até 30%, 20% ou mesmo menos que 10% da capacidade utilizável, dependendo da resistenciada
vegetação e do que se pretente: - Produção (numa cultura), aspecto (num jardim) e nos telhados verdes na capacidade atenuadora do pico de calor. Vejamos
exemplos:
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
Març
o
02/M
ai
05/M
ai
08/M
ai
11/M
ai
13/M
ai
16/M
ai
19/M
ai
22/M
ai
25/M
ai
28/M
ai
31/M
ai
03/J
un
06/J
un
09/J
un
12/J
un
15/J
un
18/J
un
21/J
un
24/J
un
27/J
un
30/J
un
03/J
ul
06/J
ul
Rega 0
9 J
ul
12/J
ul
15/J
ul
18/J
ul
21/J
ul
24/J
ul
27/J
ul
30/J
ul
03/A
go
06/A
go
09/A
go
Chuva 1
2 A
go
15/A
go
18/A
go
21/A
go
24/A
go
Rega 2
7 A
go
30/A
go
02/S
et
05/S
et
Rega 0
7 S
et
11/S
et
14/S
et
17/S
et
Rega 2
0 S
et
23/S
et
26/S
et
29/S
et
Novem
bro
Balanço hidrológico diário, com alteração climática, solo 40 mm cap. util. rega aos 30% (≈ 12 mm)
Precipitação
Eto
água no solo
ETR
Défice
Superavite
39-20
0
20
40
60
80
100
120
140
Abril
Ch
uva 0
4 M
aio
08
/Ma
i
Ch
uva 1
2 M
aio
15
/Ma
i
19
/Ma
i
23
/Ma
i
27
/Ma
i
31
/Ma
i
04
/Jun
08
/Jun
12
/Jun
16
/Jun
20
/Jun
24
/Jun
28
/Jun
02
/Jul
06
/Jul
10
/Jul
14
/Jul
18
/Jul
22
/Jul
26
/Jul
30
/Jul
04
/Ag
o
08
/Ag
o
Ch
uva 1
2 A
go
16
/Ag
o
20
/Ag
o
24
/Ag
o
28
/Ag
o
01
/Se
t
05
/Se
t
09
/Se
t
13
/Se
t
17
/Se
t
21
/Se
t
25
/Se
t
29
/Se
t
De
ze
mbro
Balanço hidrológico diário, com alteração climática, solo 30 mm cap. util. rega aos 20% (≈ 6 mm)
Precipitação
Eto
H20 solo
ETR
Défice
Superavite
40
Uma visão parcial e ampliada para se ver a alteração da taxa de evaporação ao longo do tempo. Repare-se que a Evapotranspiração real passa de 4,2 mm /dia na altura da rega em 23 de Junho, para 1 mm /dia a 4 de julho, altura da rega , o que
tem efeitos enormes na capacidade tampão para a temperatura
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Fevere
iro
Abril
02
/Ma
i
Ch
uva 0
4 M
aio
06
/Ma
i
08
/Ma
i
10
/Ma
i
Ch
uva 1
2 M
aio
13
/Ma
i
15
/Ma
i
17
/Ma
i
19
/Ma
i
21
/Ma
i
23
/Ma
i
Re
ga 2
5 M
aio
27
/Ma
i
29
/Ma
i
31
/Ma
i
02
/Jun
04
/Jun
06
/Jun
08
/Jun
10
/Jun
12
/Jun
14
/Jun
16
/Jun
18
/Jun
20
/Jun
22
/Jun
24
/Jun
26
/Jun
28
/Jun
30
/Jun
02
/Jul
04
/Jul
06
/Jul
08
/Jul
10
/Jul
12
/Jul
14
/Jul
Precipitação
Eto
H20 solo
ETR
Défice
Superavite
41
Teremos quantidades diferentes de rega (dotação), teremos défices diferentes (diferença entre a
Evapotranspiração potencial e a Evapotranspiração real), que correspondem a capacidades diferentes
de atenuação dos picos de calor nas zonas cobertas.
As diferenças de rega em Lisboa, para diferentes dotações de rega pode variar de mais de 140 mm
(de 220mm a 360 mm), e a decisão terá que ser efectuada face à água disponível (superavite que
varia de 220 mm a 260 mm) e das condições de atenuação dos picos de calor.
De qualquer forma todo ou quase todo o Superavite de água deverá ser armazenado, sob pena de ter de
usar água de consumo.
42
São estas as exigências da manutenção do efeito atenuador das cheias nas áreas urbanas, de amortecimento das condições de extremos térmicos na habitação, de alteração na envolvente dos
telhados verdes, em Clima Mediterrânico
44
Evapotranspiração Real (Er) é a quantidade de água que o solo realmente cede por unidade de área (m2, isto é em l
m-2 , o mesmo que mm de água como a chuva). Só é mensurável pelos lisímetros ou pela medida diária das
temperaturas do ar e das superfícies evaporantes. Pode no entanto estimar-se com base nos seguintes conceitos:
• Nos meses em que a Precipitação (R) é maior do que a Evapotranspiração Potencial (Ep, isto é, em que R≥Ep)
considera-se que o solo está sempre bem abastecido e que portanto Er=Ep.
• Nos meses em que R<Ep a Evapotranspiração Real (sempre menor que Ep) será a soma da quantidade de chuva desse mês
(R ) com a água perdida pelo solo, isto é, Er= R + DS
Em que , a água perdida pelo solo nesse mês é a diferença da água no solo no mês anterior ASi-1 e nesse mês ASi. Então:
DS= ASi – ASi-1
45
Superavite ou excesso de água (S) é o excessoda quantidade da precipitação R, num dadointervalo de tempo, sobre a soma daEvapotranspiração (Ep) com a água armazenadano solo até á capacidade de campo (até saturar aágua utilizável). Esta água é perdida porescoamento superficial (causando muitas vezeserosão), ou então é perculada lateralmente (sub-superficialmente) ou recarrega os aquíferos(água profunda). Apenas existe quando R> Ep +C, em que C é a água utilizável.
S= R – Ep + C
Défice de Água (d) corresponde à diferença entrea Evapotranspração Real e a Evapotranspiraçãopotencial
D= Ep-Er
46
O método de Thornthwaite & Mather (Thornthwaite, C. W. & Mather, J. R., 1953- Instructions and Tables for Computing Potential
Evapotranspiration and Water Balance. Publications in Climatology X (3). Drexel Institute of Technology>; Mendes, J. C. & Bettencourt, M. L., 1980- O Clima de Portugal XXIV. Contribuição para o Estudo
do Balanço Climatológico de Água no Solo e Classificação Climática de Portugal Continental. Instituto Nacional de
Meteorologia e Geofísica), é baseado na equação simplificada do balanço hídrico para períodos longos (1 semana a 1 mês) em que:
R= DS + Er + SSendo: R a precipitação em mm que atinge o solo; DS a variação de água do solo (até à capacidade de campo) Nota- Considera-se nula no ano, pois que se parte do solo à capacidade de campo no
fim da estação chuvosa (último mês de superávite); Er é a evapotranspiração real; S é o excesso, correspondente ao
escoamento superficial e infiltração lateral e profunda (para for a do perfil).
47
O R é medido (estação meteorológica), os valores de Er e S são obtidos do balanço e os valores de DS são obtidos da seguinte
forma:Nos meses em que R≥ Ep, o valor da água do solo obtém-se
somando o valor de R-Ep à água residual existente no começo do mês, sendo o limite a capacidade de campo (o
preenchimento da água utilizável C). O excesso {(R-Ep) –C} é Superavite.
Nos meses em que R<Ep cria-se um défice de água e o solo vai perdendo água, sendo o valor residual no fim do período
calculado pelo modelo:
AS = C e(L/C)
Em que: AS (no mês i) é a quantidade de água em mm existente no solo; C é a capacidade de água utilizável do solo; e é a base do logaritmo Neperiano; L é o valor da perda potencial de água
desde o início da estação seca
L = ΣΣΣΣ R-Ep nos meses em que R<Ep.
48
Este modelo baseia-se na constatação de que a velocidade de perda de água do solo se atenua ao longo do tempo, pois que
diminui a dimensão dos poros por onde a água se movimenta para as raízes à medida que o solo seca, diminuindo portanto a sua velocidade. Ao mesmo tempo as plantas sujeitas a um stress crescente aumentam a resistência à transpiração. Os estomas
fecham às horas de maior radiação, as folhas enrolam, etc..Então a taxa de evapotranspiração do sistema será
proporcional ao teor de água no solo. Se B for a quantidade de água perdida no sistema então:
dB/dt = K As
Integrando para o tempo considerado obtém-se:
AS = C e(L/C)
A variação da água do solo obtém-se subtraindo a água do mês anterior a água desse mês.
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