eugénio sequeira

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


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


0

20

40

60

80

100

120

140

160

Superavit

Défice

Depl do solo

Recarga solo

Evaptranschuva

6

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

7

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

13

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)

17

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%

24

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

43

Obrigado pela vossa Atenção

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.

49

Exemplo do cálculo na folha Exel

Água no solo=IF(D15<0;40*EXP(E15/40);IF((F14+D15)>40;40;(F14+D15)))